Poly de cours
Objectif IPv6 !
Séquence 1
D'après le MOOC Objectif IPv6 ! Vers l'Internet nouvelle génération
de l'Institut Mines-Télécom et du G6
Le module distant (TutTelNet) sur le protocole IPv6 dérive dorénavant du contenu du MOOC "Objectif
IPv6 ! Vers l'Internet nouvelle génération" créé conjointement par l'Institut Mines Télécom et le G6
(association pour la promotion et le déploiement d'IPv6) hébergé sur le site France Université Numérique
(FUN).
Il est constitué de 4 séquences composées chacune :


d'un document compagnon (rassemblés dans ce document) ;
de 4 ou 5 activités constituées :
 d'une ou deux vidéos présentant les fondamentaux de l'activité ;
 d'un quiz libre pour vous auto-évaluer relativement au contenu de la vidéo de l'activité ;
 d'un quiz libre pour vous auto-évaluer relativement au contenu correspondant du document
compagnon.
Les modalités habituelles de déroulement de ce module dans la distance sont inchangées et alternent autoformation et rendez-vous synchrones sous forme de télé-groupes. L'étude approfondie du contenu des
séquences correspondantes s'impose préalablement à chaque télé-groupe.
Les trois télé-groupes de ce module porteront respectivement sur les séquences :



télé-groupe I : séquence 1 ;
télé-groupe II : séquences 1, 2 et 3 ;
télé-groupe III : séquences 2,3 et 4.
Deux séances de travaux pratiques, en présentiel, sur la plate-forme VIMINAL Medi6 compléteront le
module.
Jacques Landru
Ingénieur d'Etudes Institut Mines Télécom
IMT Lille Douai
Dept. Informatique et Réseaux
Document Compagnon1
Séquence 1
L'adressage
1 Le contenu de ce document d'accompagnement du MOOC IPv6 est publié sous
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Les auteurs
Bruno Stévant
Bruno STEVANT est enseignant chercheur à l'IMT Atlantique.
Il intervient dans l’enseignement et sur les projets de
recherche autour d’IPv6 depuis plus de 10 ans. Il est
secrétaire et responsable des activités de formation de
l’association G6, association pour la promotion et le déploiement d'IPv6 en
France.
Jacques Landru
Enseignant chercheur au département Informatique et
Réseaux à l'IMT Lille Douai, Jacques est responsable de l'UV
de spécialisation ARES (Architecture des RESeaux) à la fois
dans le mode traditionnel présentiel que dans sa forme à
distance dans le cadre du cursus diplômant TutTelNet.
Jean-Pierre Rioual
Ingénieur Conseil Réseaux – EURÊKOM. Fort de 30 années
d'expérience dans le domaine des réseaux, il intervient auprès
des entreprises pour des missions d'expertise sur leurs
réseaux de transmission de données (intégration, mesures,
optimisation, administration), conçoit et anime des actions de formation "réseaux".
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Les auteurs
Pascal Anelli
Pascal ANELLI est enseignant-chercheur à l'Université de la
Réunion. Il enseigne les réseaux depuis plus 20 ans. Il est
membre du G6 depuis sa création. A ce titre, il est un des
contributeurs du livre IPv6. En 1996, il a participé au
développement d'une version de la pile IPv6 pour Linux.
Joël Grouffaud
Joël GROUFFAUD est professeur agrégé de mathématiques.
Il est chef du département Réseaux et Télécommunications de
l’IUT de la Réunion, une composante de l’université de La
Réunion. Au sein du département, il enseigne les réseaux et
IPv6. Il anime l’académie Cisco (formations CCNA) de La
Réunion.
Pierre Ugo TOURNOUX
Pierre Ugo TOURNOUX est enseignant chercheur à
l'Université de la Réunion. Il est responsable des
enseignements d'administration réseau, de routage et des
réseaux sans fil dans lesquels il intègre IPv6 depuis de
nombreuses années.
Remerciements à :
• Vincent Lerouvillois, pour son travail de relecture attentive ;
• Bruno Di Gennaro (Association G6) ;
• Bruno Joachim (Association G6) pour sa contribution à l'activité « Contrôler
la configuration réseau par DHCPv6 » ;
• Richard Lorion (Université de la Réunion) pour sa contribution à l’activité
« Etablir la connectivité IPv6 tunnels pour IPv6 ».
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Tables des activités
Les auteurs....................................................................................................................................5
Introduction ................................................................................................................................11
Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP? .............................................................................13
Introduction à l'adressage .......................................................................................................13
Fonctions d'une adresse réseau .............................................................................................13
Question de taille .....................................................................................................................13
Durée de vie d'une adresse ....................................................................................................15
Conclusion ...............................................................................................................................16
Références bibliographiques ...................................................................................................17
Pour aller plus loin ...................................................................................................................17
Activité 12 : La notation des adresses IPv6 ...........................................................................19
Introduction ..............................................................................................................................19
Principes ..................................................................................................................................19
Notation canonique pour l'affichage ........................................................................................20
Notation des préfixes ...............................................................................................................20
Notation des URL ....................................................................................................................22
Les adresses IPv6 unicast embarquant une adresse IPv4 .....................................................23
Intégration de l'espace d'adressage IPv4 dans l'espace IPv6 ............................................23
Notation d'une adresse IPv4 dans une adresse IPv6 .........................................................23
Conclusion ...............................................................................................................................23
Références bibliographiques ...................................................................................................24
Pour aller plus loin ...................................................................................................................24
Annexe: Vadémécum de notation hexadécimale ...................................................................24
Conversion ..............................................................................................................................25
Notation ...................................................................................................................................25
Pour aller plus loin ...................................................................................................................26
Activité 13 : Les adresses unicast ...........................................................................................27
Introduction ..............................................................................................................................27
Types d'adresses .....................................................................................................................27
Identification des types d'adresses .........................................................................................28
Structure de l'adresse unicast .................................................................................................29
Différents types d'adresse unicast ..........................................................................................30
L'adresse non spécifiée ......................................................................................................30
L'adresse de bouclage (loopback) ......................................................................................30
Les adresses unicast globales ( GUA: Global Unicast Address ) .......................................31
Les adresses unicast locales ..............................................................................................33
Les adresses locales de lien ( LLA: Link Local Address ) ..............................................33
Les adresses locales uniques ( ULA: Unique Local unicast Address ) ..........................34
Conclusion ...............................................................................................................................36
Références bibliographiques ...................................................................................................37
Pour aller plus loin ...................................................................................................................37
Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast ......................................................................39
Introduction ..............................................................................................................................39
Adressage multiple des interfaces ..........................................................................................39
Nécessité d'organiser un plan d'adressage ............................................................................40
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Les auteurs
Politique d'assignation des adresses ......................................................................................41
Préfixes de sous-réseaux (SID Subnet IDentifier) ..................................................................41
Représentation des subdivisions ........................................................................................42
Convention de notation binaire du champ SID ...................................................................42
Cas particulier des liaisons point à point ............................................................................43
Identification locale: l'IID (Interface IDentifier) .........................................................................44
Identifiant manuel ...........................................................................................................45
Identifiant dérivé de l'adresse matérielle de l'interface ...................................................45
Identificateur EUI-64 ...................................................................................................46
Identificateur MAC-48 .................................................................................................47
Cas Particuliers ..........................................................................................................47
Opacité des identifiants d'interface ............................................................................47
Valeur temporaire aléatoire .............................................................................................48
Valeur stable opaque ......................................................................................................49
Cryptographique .............................................................................................................49
Conclusion ...............................................................................................................................50
Références bibliographiques ...................................................................................................50
Pour aller plus loin ...................................................................................................................50
Annexe: Différentes stratégies pour la définition des sous-réseaux (SID) .............................51
Réseau à plat ......................................................................................................................51
Correspondance directe entre les identifiants IPv4 et IPv6 ................................................51
Correspondance directe entre les sous-réseaux IPv4 et IPv6 .......................................51
Correspondance directe entre les adresses IPv4 et IPv6 ..............................................53
Plan d'adressage structuré .................................................................................................53
Structuration basique du plan d'adressage ....................................................................53
Routeur vs firewall: localisation ou type d'usage d'abord? .............................................54
Localisation d'abord ....................................................................................................54
Type d'usage d'abord .................................................................................................54
Détermination de l'espace nécessaire au plan d'adressage ..........................................55
Exemple 1: sous-réseaux basés sur la localisation ...................................................56
Exemple 2: sous-réseaux basés sur le type d'usage .................................................56
Hiérarchisation à 2 niveaux ........................................................................................56
Latitude .......................................................................................................................57
Lisibilité .......................................................................................................................58
Extensibilité .................................................................................................................58
Identification des sous-réseaux d'après les VLAN .............................................................59
Confinement des domaines de diffusion de niveau 2: les VLAN ...................................59
Mise en correspondance VLAN-ID et SID ......................................................................59
Identification des VLAN selon la localisation ou le type d'usage ...................................61
Activité 15 : Les adresses multicast ........................................................................................63
Introduction ..............................................................................................................................63
Communication multicast ........................................................................................................63
Formats des adresses multicast IPv6 .....................................................................................64
Format général ....................................................................................................................64
Adresses multicast IPv6 permanentes ....................................................................................65
Adresses multicast IPv6 temporaires ......................................................................................66
Adresses multicast temporaires générales .........................................................................67
Adresses multicast temporaires dérivées d'un préfixe unicast IPv6 ..................................67
Adresses multicast Embedded-RP .....................................................................................68
Les adresses multicast SSM ...............................................................................................68
Les adresses "multicast sollicité" ............................................................................................69
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Les auteurs
Correspondance avec les adresses de multicast de niveau 2 ................................................69
Récapitulatif des types d'adresses multicast ..........................................................................70
Conclusion ...............................................................................................................................71
Références bibliographiques ...................................................................................................71
Pour aller plus loin ...................................................................................................................71
Conclusion .................................................................................................................................73
Références bibliographiques ...................................................................................................73
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Introduction
L'adresse IP est l'élément le plus directement et concrètement visible de la nouvelle version du
protocole pour l'administrateur système et réseaux, chargé de la configuration et de
l'administration de l'infrastructure de communication. Avant d'aborder la présentation du
protocole et de son fonctionnement, il est important de comprendre les fonctions de l'adresse et
de se familiariser avec le formalisme adopté pour sa représentation. C'est l'objectif que nous
vous proposons, au travers des différentes activités de cette séquence. La première activité
aborde le format d'une adresse IPv6, les fonctions d'une adresse, ainsi que le cycle des
différents états d'une adresse lorsqu'elle est allouée à une interface de communication.
L'activité suivante nous permettra de nous familiariser avec le format de notation des adresses
IPv6. Nous enchaînerons avec les différentes déclinaisons des adresses unicast et leurs
usages associés. Nous aborderons ensuite l'utilisation de ces adresses sur une interface de
communication "réseau". Une activité sera consacrée aux adresses de multi-diffusion
dénommées adresses de multicast. Enfin, la séquence se terminera par une activité pratique
consacrée à l'identification des adresses IPv6.
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Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP?
Introduction à l'adressage
Le format et la représentation des adresses sont les éléments les plus directement visibles de
la nouvelle version du protocole, pour l'utilisateur et l'administrateur réseau. La pénurie des
adresses IPv4 étant le premier élément qui a motivé la création d'une nouvelle version du
protocole, la définition du nouveau format d'adressage a conditionné certains choix techniques
pour IPv6. Bien que les principes de base soient dérivés de ceux employés en IPv4, cet
adressage apparaît de prime abord plus complexe. Il est important de se familiariser avec les
règles et les principes de représentation et d'attribution avant d'aborder le nouveau protocole.
Fonctions d'une adresse réseau
Dans une architecture IP, une adresse sert en fait à deux fonctions distinctes:
• L'identification: une adresse de niveau réseau identifie de manière unique la machine
parmi les «N» machines du réseau, «N» pouvant être arbitrairement grand, dans
l'Internet par exemple. L'identification permet à deux interlocuteurs de se reconnaître
pendant une connexion. Cette vérification est mise en oeuvre dans les pseudo entêtes
d'une connexion TCP ou dans les associations de sécurité IPSec.
• La localisation: elle est utilisée pour décider de la remise directe ou de la recherche d'un
intermédiaire qui saura délivrer les datagrammes, selon le principe du routage en "saut
par saut". En fait, elle ne varie qu'en cas de changement de prestataire IP ou de
réorganisation de site. La localisation est découpée en deux parties: localisation globale,
identifiant le réseau, et localisation locale, distinguant les machines sur un même réseau.
Ces deux niveaux de localisation ont une influence déterminante dans la structuration du
format des adresses, que nous verrons ultérieurement.
Lors des études initiales d'IPv6, il avait été envisagé de séparer les deux fonctions pour faciliter
la résolution des problèmes liés à la renumérotation, la mobilité ou la multi-domiciliation. Pour
l'instant, la séparation des fonctions est encore à l'état de recherche [1] , et les premiers plans
d'adressage IPv6 continuent, comme en IPv4, à lier les deux fonctions. De même, comme en
IPv4, on considérera qu'une adresse est associée à une interface. Une machine peut posséder
plusieurs interfaces. De même, une interface peut supporter plusieurs adresses.
Question de taille
Une adresse IPv6 est un mot de 128 bits (16 octets). Cette taille de 128 bits semble
techniquement bien adaptée aux mots manipulés par les processeurs d'aujourd'hui. Les
processeurs 32 bits et 64 bits sont aujourd'hui banalisés. Le quadruplement, comparativement à
la version précédente d'IP, de la longueur binaire de l'adresse fait apparaître l'adressage IPv6
comme plus ardu. Cette complexité n'est qu'apparente. Elle traduit la nécessaire adaptation au
changement, pour laquelle la plupart d'entre nous montrons naturellement une réticence initiale.
Certes, la représentation des adresses de 16 octets a nécessité l'abandon de la notation
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP?
décimale pointée pour une nouvelle notation hexadécimale (cf. activité suivante), qui est un
compromis raisonnable pour la manipulation des adresses par les administrateurs "réseau".
Pour le commun des utilisateurs, l'auto-configuration et la banalisation des services de
nommage (DNS Domain Name Service) et des annuaires "réseaux" suppléeront, comme pour
IPV4, la nécessité d'avoir à manipuler directement les adresses.
Les principes de structuration de cet adressage dérivent des techniques déjà utilisées en IPv4,
à savoir une classification de divers plans d'adressage sur les parties hautes de l'adresse (c'està-dire sur les préfixes les plus courts), associée à une agrégation des tables de routage,
généralisant la méthode dite CIDR (Classless Inter Domain Routing). L'usage de divers
masques de taille «élastique» permet d'une part, une certaine souplesse dans la définition et
l'attribution des préfixes, une optimisation de l'espace d'adressage limitant le gaspillage des
larges portions d'adresses, comparativement à IPv4; et d'autre part, une optimisation du
routage en facilitant sa hiérarchisation: les équipements des opérateurs de coeur de l'internet
prennent leur décision de routage sur des préfixes courts, les «grandes directions». Les
équipements de routage des opérateurs de distribution, en périphérie du réseau, routent sur
des préfixes plus longs, ce qui a pour effet de contenir la taille des tables de routage de cœur
du réseau dans des proportions raisonnables.
Toutefois, en IPv4, l'amélioration induite par CIDR semble limitée du fait des adresses de 32 bits
trop courtes pour permettre une bonne structuration, et du fait qu'il faut assumer le coût du
passé: les adresses ont été allouées sans préoccupation d'organisation d'ordre hiérarchique ou
géographique. Malgré ces limitations, l'adressage IPv6 s'appuie de facto sur CIDR. La gestion
des tables de routage, dans le cœur du réseau, s'en trouvera quand même améliorée car:
• dès le début, le plan d'adressage est hiérarchisé, éliminant les longs préfixes;
• les sites multi-domiciliés posséderont autant d'adresses que de fournisseurs de service;
• des mécanismes de renumérotation automatique faciliteront le changement de préfixes
lors du changement de fournisseur d'accès, ou de basculement sur un nouveau plan
d'adressage.
Le nombre de combinaisons possibles sur 128 bits (2 à la puissance 128) est astronomique. Il
dépasse les 3,4 x 10 puissance 38:
• 340 milliards de milliards de milliards de milliards
• Précisément: 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 701 211 156
Certaines estimations encadrent le nombre d'adresses disponibles par mètre carré de surface
terrestre, océans compris, entre 1 564 et 3 911 873 538 269 506 102.
1 564 @ au mètre carré, océans compris 3 911 873 538 269 506 102
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP?
Figure 1: Estimation de la densité des adresses IPv6 par mètre carré de surface terrestre.
Une citation de Jean Michel Cornu tente de nous en donner une représentation palpable: si on
recouvrait la surface de la terre d’une couche de sable de 50 km d’épaisseur (jusqu’en haut de
la stratosphère), et que l’on attribue une adresse IPv6 à chaque grain de sable, on n’utiliserait
qu’environ deux cent milliardièmes des adresses disponibles. [2]
Sans tomber dans l'optimisme béat de ces grandeurs, ni le pessimisme primitif rappelant qu'au
début d'Arpanet (réseau ancêtre d'internet dans les années 1960) les 4 milliards d'adresses
possibles d'IPv4 (2 puissance 32) paraissaient également une limite matériellement
inaccessible, force est de constater que l'adressage IPv6 est largement dimensionné et qu'une
organisation raisonnée de cet espace devrait lui offrir une certaine pérennité. Il est toutefois
difficile de prévoir l'utilisation des adresses dans le futur. Ainsi, par exemple, le plan d'adressage
actuellement mis en oeuvre utilise un identifiant d'équipement de 64 bits, c'est-à-dire la moitié
de la taille de l'adresse. En fait, ce genre de calcul n'est qu'un argument pour justifier l'usage de
préfixes d'adresses de taille fixe, qui simplifie le traitement de l'en-tête des datagrammes.
Durée de vie d'une adresse
IPv6 généralisant le plan d'adressage CIDR, les préfixes restent dans tous les cas la propriété
des opérateurs. Il ne peuvent plus être attribués "à vie" aux équipements. Les adresses IPv6
sont donc "prêtées" aux interfaces des équipements. L'attribution d'une adresse à une interface
est faite temporairement. La durée du prêt (quelque fois appelée durée de vie: lifetime )
associée à l'adresse, indique la durée pendant laquelle l'interface est dépositaire de l'adresse.
Quand la durée de vie est épuisée, l'adresse devient invalide. Elle est supprimée de l'interface
et devient potentiellement assignable à une autre interface. Une adresse invalide ne doit jamais
être utilisée comme adresse dans des communications. La valeur par défaut de la durée de vie
d'une adresse est de 30 jours, mais cette durée peut être prolongée, voire portée à l'infinie
(valeur réservée avec tous bits à 1). L'adresse "lien-local" a une durée de vie illimitée.
Ce système de prêt d'adresse vise à faciliter la renumérotation. La renumérotation de l'interface
d'un équipement consiste à passer d'une adresse à une autre. Lors de cette opération, il n'est
pas souhaitable de changer brusquement d'adresse. Sinon, toutes les connexions TCP en
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP?
cours, qui utilisent l'adresse comme identificateur de connexion, seraient brutalement coupées.
Ceci pourrait entraîner des perturbations importantes au niveau des applications utilisant TCP à
ce moment-là.
Pour faciliter cette transition, un mécanisme d'obsolescence est mis en place pour invalider
progressivement une adresse. Ce mécanisme s'appuie sur la capacité d'affectation de plusieurs
adresses valides à une même interface. Pour effectuer le choix de l'adresse à utiliser, un état
est associé à chaque adresse. Cet état indique dans quelle phase de sa durée de vie une
adresse se situe vis-à-vis de l'interface. La figure 2 représente les différents états que prend
une adresse depuis sa création. En voici la description.
• Le premier de ces états est qualifié de provisoire ( tentative ). L'adresse a été créée par
l'auto-configuration mais son unicité sur le lien n'a pas encore été réalisée. Tant que
l'adresse est dans l'état provisoire, elle ne peut être utilisée pour communiquer.
• Une fois que l'unicité a été vérifiée par une procédure dédiée, l'adresse devient valide(
valid ). Elle est effectivement allouée à l'interface.
• Après l'allocation de l'adresse à l'interface, le premier des états valides est qualifié de
préféré ( preferred ). L'utilisation de l'adresse n'est aucunement restreinte.
• Peu avant son invalidation, l'adresse passe dans un second état valide dit déprécié (
deprecated ). Son utilisation est déconseillée, mais pas interdite. L'adresse ne doit plus
être utilisée comme adresse source pour de nouvelles communications (établissement
de connexions TCP par exemple). Par contre, elle peut encore servir d'adresse source
pour les connexions existantes. Les datagrammes reçus à une adresse dépréciée
continuent à être remis normalement. À la durée de validité, il est également associé une
durée de son état préféré.
• Quand l'adresse atteint l'état invalide ( invalid ), elle ne doit plus être utilisée du tout. Le
délai du prêt est expiré.
Figure 2: États successifs d'une adresse sur une interface.
Conclusion
L'adresse est un élément essentiel dans un réseau de communication. L'adresse se doit d'être
unique. Elle identifie un noeud dans le réseau. Dans le cas de l'Internet, elle a une fonction
supplémentaire, elle sert à le localiser. L'adresse est un nombre codé en binaire. Le nombre de
bits utilisés pour le codage de ce nombre détermine le nombre maximum d'adresses
disponibles. L'adresse utilisée en IPv4 comportait 32 bits. En IPv6, ce nombre a été passé à
128 bits soit une taille 4 fois plus grande pour le codage. L'espace d'adressage a ainsi grandi
d'une magnitude de 10 puissance 30. D'autres aspects vont être développés dans les
prochaines activités, notamment:
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 11 : Qu'est ce qu'une adresse IP?
• la notation des adresses IPv6;
• les différents types d'adresses;
• l'utilisation des adresses.
Références bibliographiques
1. ↑ Bortzmeyer, S. (2009) Création du groupe de travail IETF sur LISP.
2. ↑ Cornu, Jean-Michel (2001) AFING: Fondation Internet Nouvelle Génération
Ce que représente le nombre d'adresses IPv6
Pour aller plus loin
Le lecteur intéressé par l'état des travaux sur la séparation des fonctions d'identification et de
localisation des adresses pourra consulter les références suivantes:
• Bortzmeyer, S. Séparation de l'identificateur et du localisateur dans Internet
• Meyer, D. (2008). Cisco Internet Protocol Journal, Vol. 11,
No.
1.
The Locator Identifier Separation Protocol (LISP).
• RFC 7215 Locator/Identifier Separation Protocol (LISP) Network Element Deployment
Considerations ( analyse )
• Gurtov, A. and Komu, M. (2009). Internet Protocol Journal, Vol. 12, No. 1. page 27
Host Identity Protocol: Identifier/Locator Split for Host Mobility and Multihoming .
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Activité 12 : La notation des adresses IPv6
Introduction
La notation des adresses IPv6 traite du problème de leur représentation textuelle. Il s'agit de
définir des règles pour leur affichage, leur manipulation, leur saisie par un utilisateur humain. Le
RFC 4291 a posé les principes de la notation d'une adresse IPv6. Le RFC 5952 est venu le
compléter pour poser des règles. La notation est importante. Mal maitrisée, elle peut entrainer
des problèmes d'interopérabilité comme le montre cet article [1] .
Principes
IPv6 a abandonné la notation décimale pointée, en usage pour les adresses IPv4 (sur 32 bits,
soit 4 octets, on indique la valeur décimale de chaque octet séparée par un point décimal.
Exemple: l'adresse IPv4 192.168.0.1). Cette notation est en effet inadaptée pour des chaînes
binaires de 16 octets. IPv6 a adopté la notation hexadécimale couramment utilisée dans le
monde informatique pour représenter des octets par des couples de chiffres.
Les 16 octets (128 bits) de l'adresse IPv6 suivante se notent en binaire:
00100000 00000001 00001101 10111000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00001000 00001000 00000000 00100000 00001100 01000001 01111010
et s'écrivent en hexadécimal sous la forme suivante:
20 01 0d b8 00 00 00 00 00 08 08 00 20 0C 41 7A
couramment précédés par le préfixe 0x pour indiquer que la chaine qui suit est en notation
hexadécimale:
0x20010db80000000000080800200C417A
La représentation textuelle des adresses IPv6 se fait en segmentant le mot de 128 bits en 8
champs de 16 bits (2 octets) séparés par le caractère :. Chacun de ces champs est transcrit en
4 chiffres hexadécimaux. L'adresse précédente se note donc:
2001:0db8:0000:0000:0008:0800:200C:417A
Par convention, il n'est pas nécessaire d'écrire les zéros de poids fort placés en tête de champ
(dans chaque mot de 16 bits, les zéros de poids fort ne sont pas significatifs). L'adresse peut
donc prendre une notation plus compacte:
2001:db8:0:0:8:800:200C:417A
Plusieurs champs nuls consécutifs peuvent être abrégés par l'abréviation :: (2 caractères ':'
successifs, sans espace). Attention: pour éviter toute ambiguïté, cette abréviation ne peut
être utilisée qu'une seule fois par adresse!
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Exemple
Activité 12 : La notation des adresses IPv6
peut également
s'écrire
l'adresse
Une adresse unicast
2001:0db8:0:0:0:800:200c:4
17a
Une adresse multicast
ff01:0:0:0:0:0:0:101
2001:db8::800:20
0c:417a
ff01::101
Adresse de bouclage
0:0:0:0:0:0:0:1
(loopback address)
::1
Adresse non spécifiée
0:0:0:0:0:0:0:0
(unspecified address)
::
Notation canonique pour l'affichage
Les adresses IPv6 peuvent donc avoir plusieurs représentations valides possibles. Le RFC
5952 fournit les recommandations pour une forme de représentation canonique des adresses.
Cette forme est destinée aux procédures d'affichage; par les programmes, les appels systèmes
inscrivant des événements dans les fichiers journaux (logs). Cette recommandation ne porte
donc que sur les sorties d'adresses (affichage). En entrée (configuration d'équipement, passage
de paramètres...), un logiciel devrait toujours accepter les différentes formes valides. La saisie
reste donc libre.
Concrètement, selon ce RFC 5952 , une adresse devrait être affichée selon la forme suivante:
• Les zéros initiaux (non significatifs) doivent être supprimés.
• L'indication d'une suite de champs nuls consécutifs «::» doit être utilisée au maximum
(sur la série nulle la plus longue). En cas d'égalité, on l'applique sur la première.
Exemples:
• 2001:db8:0:42 :0:0:0: 1 → 2001:db8:0:42 :: 1
• 2001:db8 :0:0: 42:0:0:1 → 2001:db8 :: 42:0:0:1
• Les chiffres hexadécimaux doivent être en minuscules.
• Si le numéro de port (TCP ou UDP) doit être indiqué, l'usage de crochets encadrant
l'adresse devient obligatoire. Auparavant, cet usage ne l'était que pour les URL. Plus de
détails en fin de chapitre.
Notation des préfixes
La notation des préfixes définie par CIDR [ RFC 1519 ] pour IPv4 est conservée pour IPv6. Le
préfixe indique le nombre de bits de poids fort de l'adresse (la partie haute de l'adresse; c'est-àdire, dans le sens de lecture occidentale, les chiffres à gauche de l'adresse) communs à toutes
les adresses appartenant à ce préfixe.
La notation du préfixe d'adresse se fait en séparant l'adresse du nombre de bits du préfixe par
un caractère « / » (le caractère «diviseur» du pavé numérique de votre clavier).
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Activité 12 : La notation des adresses IPv6
Adresse-IPv6/longueur-en-bits-du-préfixe
Par exemple, le préfixe suivant:
2001:0db8:0024:a1a 0:0000:0000:0000:0000/60
définit 60 bits (affichés ici en caractères gras) qui seront communs à toutes les adresses lui
appartenant. Un préfixe peut donc être utilisé pour désigner une plage d'adresse:
Préfixe:
2001:0db8:0024:a1a 0::/60
Première
adresse:
2001:0db8:0024:a1a
0:0000:0000:0000:0000
Dernière
adresse:
2001:0db8:0024:a1a
f:ffff:ffff:ffff:ffff
Les préfixes permettent donc d' agréger en une notation plusieurs adresses possédant les
mêmes bits de poids forts. Un préfixe permet aussi d'agréger plusieurs préfixes plus
spécifiques, c'est à dire définissant un nombre plus large de bits communs à un ensemble
d'adresses. Ainsi le préfixe /60 donné dans l'exemple précédent agrège 16 préfixes de largeur
64 bits (/64):
Première
adresse:
2001:0db8:0024:a1a0:0000:
2001:0db8:0024: 0000:0000:0000
a1a0 ::/64
Dernière
adresse:
2001:0db8:0024:a1a0:ffff:
ffff:ffff:ffff
Première
adresse:
2001:0db8:0024:a1a1:0000:
2001:0db8:0024: 0000:0000:0000
2001:0db8:0024: a1a1 ::/64
Dernière
adresse:
2001:0db8:0024:a1a1:ffff:
a1a 0::/60
ffff:ffff:ffff
Première
adresse:
2001:0db8:0024:a1a2:0000:
2001:0db8:0024: 0000:0000:0000
a1a2 ::/64
Dernière
adresse:
2001:0db8:0024:a1a2:ffff:
ffff:ffff:ffff
... ( 14 préfixes de 2001:0db8:0024:a1a3::/64 à
2001:0db8:0024:a1ae::/64 ) ...
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Activité 12 : La notation des adresses IPv6
Première
adresse:
2001:0db8:0024:a1af:0000:
2001:0db8:0024: 0000:0000:0000
a1af ::/64
Dernière
adresse:
2001:0db8:0024:a1af:ffff:
ffff:ffff:ffff
Un préfixe peut être utilisé par exemple par la fonction de routage d'un équipement pour
désigner la destination d'une route vers un ensemble de machines ou de réseaux (cf. notion de
routage du MOOC "Principes des Réseaux de Données").
Cette notation peut être aussi reprise lors de la désignation d'une adresse pour spécifier le
réseau auquel elle appartient. Ainsi dans l'exemple suivant,
2001:db8:24:a1a1:8:800:200C:417a
Le noeud d'adresse
appartenant
réseau
au
sous-
2001:db8:24:a1a0::/60
2001:db8:24:a1a1:8:800:200C:417a/
60
peut se noter
Cette notation est utilisée notamment lorsque l'on configure une interface réseau avec une
adresse, permettant ainsi de définir en une notation son adresse ansi le réseau auquel elle est
connectée (qui est représenté par le netmask en IPv4).
On notera une petite difficulté dans cette convention de notation pour les préfixes qui ne sont
pas alignés sur une frontière de mots de 16 bits, d'octet ou de demi-octet,
2001:db8:7654:2003::cafe/51
L'adresse IPv6
appartient
réseau
au
2001:db8:7654:2000::/51
La plage d'adresses 2001:db8:7654:2000:0000:0000:0000:000
0
démarre en
et se termine avec
2001:db8:7654:3fff:ffff:ffff:ffff:fff
f
Notation des URL
Une autre difficulté provient du fait que le caractère : est significatif dans certains contextes, ce
qui peut créer des ambiguïtés. C'est le cas des URL où il est utilisé comme séparateur entre
l'adresse et le numéro de port. Les adresses de niveau transport sont des numéros de port TCP
ou UDP, cf. MOOC "Principes des Réseaux de Données".
Exemple: l'URL suivante est ambiguë: http://2001:db8:12::1:8000/ ; en effet, elle peut
être interprétée de deux manières:
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Activité 12 : La notation des adresses IPv6
• le service web à l'écoute sur le port http par défaut (le port TCP 80 est le port implicite
d'écoute du protocole HTTP) sur la machine d'adresse 2001:db8:12::1:8000
• les services web (protocole HTTP) à l'écoute sur le port TCP 8000 de la machine
d'adresse 2001:db8:12::1
Pour lever cette ambiguïté, le RFC 3986 propose d'inclure l'adresse IPv6 entre [ ] (crochets
ouvrant et fermant). Ainsi, dans le premier cas, l'URL sera notée http://
[2001:db8:12::1:8000]/ et dans le second, http://[2001:db8:12::1]:8000/
Les adresses IPv6 unicast embarquant une adresse IPv4
Intégration de l'espace d'adressage IPv4 dans l'espace IPv6
Compte tenu de son étendue, l'espace d'adressage IPv6 peut facilement intégrer l'espace
d'adressage IPv4. En conséquence une adresse IPv4 peut être imbriquée dans une adresse
IPv6. Les mécanismes d'interopérabilité IPv6 et IPv4 développés dans la séquence 4 de cette
présentation en font usage. Chacun de ces mécanismes d'interopérabilité a fait l'objet
d'implémentations diversifiées entraînant des variantes d'imbrication de tout ou partie d'une
adresse IPv4 dans une adresse IPv6. Ces variantes seront présentées en détail dans les
activités de la séquence 4.
Notation d'une adresse IPv4 dans une adresse IPv6
L'adresse IPv4 est notée sous forme hexadécimale en deux mots de 16 bits séparés par le
caractère " : ". Ainsi l'adresse IPv4 192.168.10.5 sera notée c0a8:a05 dans l'adresse
IPv6.
Exemples:
• 2002: c0a8:a05 :624:5054:1ff1fe12:3456
• 2001:db8:900d:cafe:: c0a8:a05
Lorsque l'adresse IPv4 occupe la partie basse de l'adresse IPv6, les 32 bits de poids faible (bits
96 à 127), la notation décimale pointée traditionnelle d'IPv4 est tolérée comme l'indique le RFC
4291 . Autrement dit, la notation décimale n’est valide qu’à la fin de l’adresse IPv6. Ainsi
l'adresse 2001:db8:900d:cafe:: c0a8:a05 peut être notée 2001:db8:900d:cafe::
192.168.10.5 lors d'une saisie (configuration manuelle d'interface ou passage de paramètre
en ligne de commande, ...). Cependant elle sera affichée sous sa forme canonique ( RFC 5952
) 2001:db8:900d:cafe::c0a8:a05 dans le journal de bord (log système) de la machine.
Dans ce cas si la saisie peut nous sembler familière, la correspondance entre l'adresse IPv6 et
l'adresse IPv4 embarquée est moins évidente à l'affichage.
Conclusion
Nous venons d'introduire la notation des adresses IPv6. Sa maîtrise est importante, sinon cela
peut entraîner des problèmes d'interopérabilité. Dans les activités suivantes, nous allons
approfondir les règles de notations, leurs affectations, et le rôle des différents types d'adresses.
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Activité 12 : La notation des adresses IPv6
Références bibliographiques
1. ↑ Huston, G. (2013) The ISP Column. March. Literally IPv6
Pour aller plus loin
RFC et leur analyse par S. Bortzmeyer:
• RFC 1519 Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and
Aggregation Strategy Analyse
• RFC 3986 Uniform Resource Identifier (URI): Generic Syntax Analyse
• RFC 4291 IP Version 6 Addressing Architecture Analyse
• RFC 5952 A Recommendation for IPv6 Address Text Representation Analyse
Annexe: Vadémécum de notation hexadécimale
Cet aide mémoire, librement inspiré de l' article "Système hexadécimal" de Wikipedia, est
destiné à l'accompagnement des auditeurs qui ne sont pas familiers avec cette notation
concise des nombres binaires.
Le système hexadécimal est un système de numération en base 16. Il utilise ainsi 16 symboles,
en général les chiffres arabes pour les dix premiers chiffres et les lettres "a" à "f" pour les six
suivants (en majuscules ou en minuscules, sans importance en principe, mais il vaut mieux par
cohérence adopter l'un ou l'autre pour la notation). Ce système est couramment utilisé en
informatique et en électronique numérique pour représenter des codes binaires utilisés par les
ordinateurs, car il est:
• commode: conversion facile binaire = hexadécimal du fait que 16 (nombre de chiffres
dans la base hexadécimale) est lui-même une puissance de 2 (nombre de chiffres de la
base binaire);
• facilement lisible par les opérateurs humains car compact (il réduit le nombre de signes
d'un facteur 4 par rapport au binaire). L'unité d'information couramment utilisée en
informatique, à savoir l'octet (8 bits), se note ainsi sous forme de 2 chiffres
hexadécimaux.
La conversion de binaire en hexadécimal se fait en regroupant les chiffres binaires (les bits) par
groupes de quatre, également appelés "quartets" (ou nibbles). Le mot binaire doit donc avoir
une longueur multiple de quatre. Au besoin, on le complète par des zéros à gauche (0 de poids
fort non significatifs). À chacune des 16 combinaisons binaires d'un quartet (2 puissance 4 = 16)
correspond un chiffre hexadécimal.
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binaire
Hexadécimal
décimal
0000
0
0
0001
1
1
0010
2
2
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L'adressage
Annexe: Vadémécum de notation hexadécimale
0011
3
3
0100
4
4
0101
5
5
0110
6
6
0111
7
7
1000
8
8
1001
9
9
1010
a
10
1011
b
11
1100
c
12
1101
d
13
1110
e
14
1111
f
15
Conversion
Ainsi, le nombre binaire 0010101011010101 composé de 4 quartets (nibbles) 0010 1010 1101
0101 se note 2ad5 en hexadécimal ( 0010 = 2 , 1010 = a , 1101 = d , 0101 = 5 ).
Inversement, le nombre hexadécimal 7c8f20 se traduit par la chaîne binaire 0111 1100 1000
1111 0010 0000 ( 7 = 0111, c = 1100, 8 = 1000, f = 1111, 2 = 0010, 0 = 0000) et correspond au
code binaire 011111001000111100100000.
Notation
Des notations sont utilisées, notamment dans les langages informatiques, pour différencier sans
ambiguïté les chiffres hexadécimaux des autres:
• notation préfixée: 0x123 (langage C et dérivés), h123 (BASIC), $123 (en Pascal et
dérivés comme le VHDL en électronique), mais aussi #123 (Common Lisp), 0h123
(Texas Instruments) ou X'123' (COBOL);
• notation suffixée: 123h, 123 (16) (arithmétique)
(Nota: pour l'anecdote, le chanteur et humoriste Boby Lapointe a inventé en 1968 un système
de représentation hexadécimale, appelé système bibi-binaire à la fois drôle et cohérent, basé
sur des symboles graphiques convenus en lieu et place des chiffres arabes et lettres (de 'a' à
'f').
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Annexe: Vadémécum de notation hexadécimale
Pour aller plus loin
• Le
système
hexadécimal
https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_hexad
%C3%A9cimal
• Le système bibi-binaire https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_Bibi-binaire
• Nibble https://fr.wikipedia.org/wiki/Nibble
• Une autre forme, moins courante, de représentation des codes binaires: le système octal
http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_octal
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Activité 13 : Les adresses unicast
Introduction
Dans cette troisième activité, nous allons approfondir le rôle des différents types d'adresses
IPv6. Après les avoir identifiées, nous découvrirons leurs allocations puis la structure détaillée
des préfixes réseau et sous-réseau. Enfin, nous illustrerons la portée des échanges avec ces
différentes adresses à travers quelques exemples.
Types d'adresses
IPv6 définit trois types d'adresses: unicast, multicast, anycast.
• Le type unicast est le plus simple et désigne une interface unique. Une communication
unicast signifie que le datagramme sera remis à une seule interface identifiée de manière
unique par son adresse. La Figure 1 montre une communication avec une adresse
unicast. La datagramme est remis à un seul noeud de destination. Une adresse unicast
peut également indiquer une portée qui peut être:
• globale: unicité de l'identifiant sur l'ensemble de l'Internet (Global Unicast);
• localement restreinte: unicité de l'identifiant étendue à un espace privatif limité à
un site ou un campus (Unicast Local);
• restreinte à un lien ou domaine de diffusion de type VLAN (Link-Local Unicast).
Une adresse de portée locale (site ou lien) ne sera pas routée (c'est à dire traitée)
sur l'Internet.
Figure 1: L'adressage unicast (communication de type 1 vers 1).
• Une adresse de type multicast désigne un groupe d'interfaces appartenant à différents
nœuds pouvant être situés n'importe où sur le réseau. Lorsqu'un datagramme a pour
adresse de destination une adresse de multicast, il est acheminé par le réseau à toutes
les interfaces appartenant au groupe. IPv6 ne dispose pas d'adresse spécifique de
diffusion générale (broadcast) au sens reconnu par IPv4, où le datagramme est reçu par
toutes les interfaces du réseau ou du sous-réseau et non pas toutes les interfaces de
l'interconnexion. Le broadcast IPv4 est toujours restreint (confiné) à un réseau ou sousréseau. En IPv4, le broadcast est général et toutes les interfaces sont à l'écoute. En
IPv6, la multi-diffusion est beaucoup plus sélective. On peut s'adresser uniquement aux
routeurs ou aux serveurs DHCP, par exemple. Au niveau lien, un groupe IPv6 permet de
s'adresser à l'ensemble des interfaces, offrant par là la même fonction que le broadcast
restreint d'IPv4. La Figure 2 montre une communication utilisant une adresse multicast.
Tous les membres du groupe reçoivent le datagramme émis par la source.
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L'adressage
Activité 13 : Les adresses unicast
Figure 2: L'adressage multicast (communication de type 1 vers n).
• Une adresse de type anycast officialise la proposition faite pour IPv4 dans le RFC 1546 .
Comme pour le multicast, une adresse anycast désigne un groupe d'interfaces. La
différence est que le réseau va remettre le datagramme anycast à un membre du groupe
et non pas à tous comme pour le multicast. La sélection du membre qui réceptionnera le
datagramme est à la charge du réseau. Cela peut être le plus proche au sens du routage
(nombre de sauts, RTD minimal…). Ce type d'adressage trouve son utilité par exemple
lorsqu'il y a un service ou un contenu qui est repliqué sur plusieurs serveurs à travers
l'Internet. Si les serveurs sont identifiés avec une adresse anycast, la communication du
client ira vers le serveur le plus proche. La Figure 3 illustre une communication avec une
adresse anycast. Un seul des noeuds du groupe reçoit le datagramme.
Figure 3: L'adressage anycast (communication de type 1 parmi n).
Identification des types d'adresses
Le type d'une adresse IPv6 est identifié par ses bits de poids fort.
Préfixe binaire
d'identification
Type
00...0
Non spécifié
Adresse de bouclage (Loopback) 00...1
Notation IPv6
::/128
::1/128
Multicast
1111 1111
ff00::/8
Unicast lien local
1111 1110 10
fe80::/10
1111 1101
fd00::/8
Unique
(ULA)
Local
unicat
Address
Unicast
globale
(Plan
d'adressage
unicast
global 001
agrégé actuellement déployé)
2000::/3
(soit
toute
adresse
commençant par 2 ou 3)
Certains types d'adresses sont caractérisés par leur préfixe RFC 3513 . Le tableau suivant
donne la liste de ces préfixes. La plage «réservée» du préfixe 0::/8 est utilisée pour les
adresses spéciales (adresse indéterminée, de bouclage, mappée, compatible). On notera que
plus de 70% de l'espace disponible n'a pas été alloué, ce qui permet de conserver toute latitude
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 13 : Les adresses unicast
pour l'avenir.
Préfixe IPv6
Allouer
Référence
0000::/8
Réservé pour la transition et loopback RFC 3513
0100::/8
Réservé
RFC 3513
0200::/7
Réservé (ex NSAP)
RFC 4048
0400::/6
Réservé (ex IPX)
RFC 3513
0800::/5
Réservé
RFC 3513
1000::/4
Réservé
RFC 3513
2000::/3
Unicast Global
RFC 3513
4000::/3
Réservé
RFC 3513
6000::/3
Réservé
RFC 3513
8000::/3
Réservé
RFC 3513
a000::/3
Réservé
RFC 3513
c000::/3
Réservé
RFC 3513
E000::/4
Réservé
RFC 3513
f000::/5
Réservé
RFC 3513
F800::/6
Réservé
RFC 3513
fc00::/7
Unique Local Unicast
RFC 4193
fe00::/9
Réservé
RFC 3513
fe80::/10
Lien-local
RFC 3513
fec0::/10
Réservé
RFC 3879
ff00::/8
Multicast
RFC 3513
Une interface possédera généralement plusieurs adresses IPv6. En IPv4, ce comportement est
exceptionnel; il est banalisé en IPv6.
Les adresses anycast ne sont pas distinguées des adresses unicast de quelque portée
(globale, locale, lien) que ce soit.
Structure de l'adresse unicast
Le plan d'adressage agrégé actuellement en vigueur est défini dans le RFC 3587 . Il s'inspire
des recommandations de la politique d'allocation d'adresse des autorités régionales (RIR
Regional Internet Registry ), définie dans le document ripe-267 et dans le RFC 3177 , qui est un
plaidoyer pour un préfixe de taille fixe de 48 bits.
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 13 : Les adresses unicast
Les adresses IPv6 peuvent être agrégées avec des préfixes de longueur quelconque, de
manière similaire aux mécanismes mis en oeuvre dans les architectures CIDR ( Classeless
InterDomain Routing ) d'IPv4.
Un noeud peut avoir une connaissance minimale de la structuration interne de l'adresse, en
fonction de son rôle dans l'interconnexion. Un hôte ou un routeur n'a ainsi pas la même vision
de la structure de l'adresse. Au minimum, un noeud peut considérer l'adresse unicast comme
un simple mot binaire de 128 bits, sans aucune structure particulière telle que présentée dans la
figure 4.
Figure 4: Structure minimale de l'adresse IPv6.
Un premier niveau de hiérarchisation découpe l'adresse en deux parties logiques: un préfixe
réseau/sous-réseau, qui sera utilisé pour acheminer le datagramme à travers le réseau, et un
identifiant d'interface qui sera utilisé sur le dernier saut pour remettre le datagramme à
l'interface de destination. Ceci est représenté dans la figure 5. En pratique, chaque partie a une
longueur de 64 bits comme l'analyse le RFC 7421 .
Figure 5: Hiérarchisation à deux niveaux logiques.
Différents types d'adresse unicast
L'adresse non spécifiée
L'adresse 0:0:0:0:0:0:0:0 ou ::/128 est définie comme l'adresse non spécifiée. Elle ne
doit jamais être affectée à un noeud. Elle indique l'absence d'adresse. Elle est utilisée comme
adresse source par les paquets d'initialisation lors de l'auto-configuration d'une station. Elle ne
doit jamais être utilisée comme adresse de destination d'un paquet.
L'adresse de bouclage (loopback)
l'adresse unicast 0:0:0:0:0:0:0:1 ou ::1/128 est appelée adresse de bouclage
(loopback). Elle est équivalente à l'adresse 127.0.0.1 d'IPv4. Elle est utilisée par un noeud pour
s'envoyer des paquets à lui-même. Elle ne doit jamais être affectée à une interface. Elle est
considérée comme ayant une étendue de type "lien-local" et doit être vue comme une adresse
unicast de "lien-local" de l'interface virtuelle de bouclage (loopback interface). Elle ne doit
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L'adressage
Activité 13 : Les adresses unicast
jamais être utilisée comme adresse source ou destination d'un paquet circulant sur le réseau,
ou plus exactement un paquet circulant hors de la machine. Un paquet reçu sur une interface
avec une telle adresse de destination doit être détruit.
Les adresses unicast globales ( GUA: Global Unicast Address )
Il s'agit des adresses globalement routables sur l'Internet V6. Elles sont communément
qualifiées «d'adresses publiques». Les adresses unicast globales sont issues du plan
d'adressage agrégé, proposé dans le RFC 3587 . Elles sont identifiées par le préfixe binaire
0b0010 [1] , soit 2000::/3 en notation IPv6. Toute adresse IPv6 commençant par 2xxx:: ou
3xxx:: est donc une adresse unicast globale.
Le RFC 3587 définit la structure d'adressage IPv6 définie dans le RFC 3513 en précisant les
tailles de chacun des blocs. Il est géré hiérarchiquement de la même manière que CIDR en
IPv4. La figure 6 présente les trois niveaux de hiérarchie:
• Une topologie publique (appelée Global Prefix) codée sur 48 bits, allouée par le
fournisseur d'accès.
• Une topologie de site codée sur 16 bits (appelée Subnet ID). Ce champ permet de coder
les numéros de sous réseau du site.
• Un identifiant d'interface sur 64 bits (appelé Interface ID) distinguant les différentes
machines sur le lien.
Figure 6: Format général de l'adresse unicast globale.
A part le préfixe 2002::/16 qui est réservé au mécanisme de transition 6to4, cet espace est
géré hiérarchiquement comme pour IPv4. L'IANA délègue aux 5 autorités régionales (RIR) des
préfixes actuellement de longueur 12 [2] qui les redistribuent aux ISP de leur région. Suivant
leur taille, les opérateurs reçoivent un préfixe plus ou moins long.
Il est maintenant admis que le préfixe attribué par un opérateur à ses clients peut également
être un /56. En effet, si l'on garde l'attribution de préfixe de longueur 48 pour les sites terminaux,
et que l'on intègre les réseaux domotiques, les opérateurs peuvent justifier d'un besoin
important d'adresses que les autorités régionales ne peuvent leur refuser.
Nota: quelques préfixes du plan d'adressage agrégé du RFC 3587 ont un usage réservé. Ils
sont répertoriés parmi les préfixes réservés répertoriés dans le registre du RFC 6890 (SpecialPurpose IP Address Registries) complété du RFC 8190 (Updates to the Special-Purpose IP
Address Registries).
Adresses à usage documentaire
Le préfixe 2001:db8::/32 est réservé pour les usages documentaires. Il peut être utilisé pour
les exemples dans les documentations des équipements ou les livres et documents de
formation. Dans ce document il est, ainsi, largement utilisé. La version précédente du
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L'adressage
Activité 13 : Les adresses unicast
protocole (IPv4) ne disposait pas initialement d'un tel préfixe. Ce qui pouvait poser des
problèmes lorsque les documentations des équipements mentionnaient des exemples
d'adresse que des administrateurs distraits ou maladroits saisissaient telles quelles sur leurs
équipements, car ces adresses étant valides, elles pouvaient être effectivement routées sur
l'Internet. En IPv6, ce préfixe 2001:db8::/32 réservé pour cet usage n'est théoriquement par
routé sur l'Internet public par les opérateurs. Depuis 2010, le RFC 5737 a complété le
dispositif de documentation en spécifiant trois préfixes IPv4 à utiliser pour la
documentation:192.0.2.0/24 (TEST-NET-1), 198.51.100.0/24 (TEST-NET-2), et 203.0.113.0/24
(TEST-NET-3).
• Le préfixe 2002::/16 est réservé au mécanisme d'intégration dit "tunnel 6to4" (Ce
mécanisme maintenant considéré déprécié a été supplanté par le mecansime 6RD. Les
mécanismes d'intégration seront présentés dans la séquence 4).
• Le préfixe 2001:db8::/32 est réservé pour la documentation. Ces adresses ne
sont théoriquement pas routés par les opérateurs sur l'Internet public.
• Le préfixe 2001:5::/32 est réservé par le RFC 7954 (Locator/ID Separation Protocol
(LISP) Endpoint Identifier (EID) Block) dans le cadre du protocole expérimental LISP,
visant à séparer les fonctions de localisation et d'identitfication des adresses.
• Le préfixe 2001:10::/28 réservé par le RFC 4843 ORCHID (Overlay Routable
Cryptographic Hash Identifiers) protocole visant à séparer les fonctions de localisation et
d'identitfication des adresses, déprécié au profit d'ORCHIDv2
• Le préfixe 2001:20::/28 réservé par le RFC 7343 ORCHIDv2 (Overlay Routable
Cryptographic Hash Identifiers Version 2) protocole visant à séparer les fonctions de
localisation et d'identitfication des adresses.
• Le préfixe 2001:1::1/128 adresse anycast du protocole PCP (Port Control Protocol)
réservé par le RFC 7723 (Port Control Anycast Address).
• Le préfixe 3ffe::/16 était le préfixe des adresses du réseau expérimental 6bone qui a
symboliquement été stoppé le 6 juin 2006 (06/06/06). Ces adresses sont donc
aujourd'hui dépréciées.
Le plan agrégé 2000::/3 a été découpé en plusieurs plages d'adresses qui sont allouées par
l'IANA aux différents RIR (Registres Internet Régionaux). Les RIR gèrent les ressources
d'adressage IPv4 et IPv6 dans leur région (au niveau mondial). L'IANA alloue des blocs de taille
/23 à /12 dans l'espace unicast global ( 2000::/3 ) aux cinq RIR. Ces derniers les allouent à
leur tour aux LIR (fournisseur d'accès à internet) sous forme de blocs de taille minimale de /48.
Les RIR peuvent choisir de subdiviser leur bloc /23 en 512 blocs /32, typiquement un par LIR.
Le LIR peut à son tour assigner 65536 blocs /48 à ses clients, qui disposent alors chacun de
65536 réseaux /64.
La plage 2001::/16 du plan 0x2::/3 (001) avait été initialement attribuée pour l'adressage
agrégé des RIR (Regional Internet Register). Cette plage a ensuite été étendue au fur et à
mesure des besoins. La version actualisée du découpage du plan d'adressage agrégé est
disponible auprès de l'IANA [2] .
La figure 7 représente un exemple concret, le plan d'adressage IPv6 de Renater (le réseau
national de l'enseignement et de la recherche, fournisseur d'accès de l'enseignement supérieur
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L'adressage
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français):
Figure 7: Format de l'adressage Renater (Réseau NAtional de l'Enseignement et de la
Recherche).
Les adresses unicast locales
Il y a deux types d'adresse unicast qui sont utilisées localement:
• Les adresses locales de lien, dites "lien-local" que nous noterons aussi LLA ( Link Local
Address ).
• Les adresses unicast locales uniques notées ULA ( Unique Local unicast Address ).
Les adresses locales de lien ( LLA: Link Local Address )
Les adresses "lien-local", sont des adresses dont l'étendue de validité est restreinte au lien ou
au domaine de diffusion de niveau 2 (domaine de broadcast comme celui défini pour un VLAN (
Virtual Local Area Network )). Que ce soit par un lien ou par un domaine de diffusion, les
interfaces réseaux sont directement connectées entre elles. Elles sont dites voisines. La
communication entre 2 interfaces voisines s'effectue sans aucun routeur intermédiaire. Par
exemple, les deux extrémités d'une liaison PPP ou d'un tunnel, ou les machines connectées sur
un même domaine de diffusion Ethernet (VLAN Ethernet) sont voisines et peuvent
communiquer directement. Les adresses "lien-local" sont analogues aux adresses APIPA [3] (
Automatic Private Internet Protocol Addressing ) d'IPv4 décrites dans le RFC 3927 ( préfixe
IPv4 réservé pour cet usage: 169.254.0.0/16 ).
Les adresses "lien-local" sont automatiquement configurées à l'initialisation de l'interface afin
que la communication entre nœuds voisins puisse se faire. Elles sont utilisées par les
protocoles de configuration d'adresse globale, de découverte de voisins et de découverte de
routeurs. Elles doivent être uniques sur leur étendue, un protocole de détection de duplication
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L'adressage
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d'adresse permet de s'en assurer. Par contre, la duplication d'une adresse "lien-local" entre
deux liens différents est autorisée.
Ces adresses sont "non routables". Ainsi, un routeur ne doit en aucun cas retransmettre un
paquet ayant pour adresse source ou destination une adresse de type "lien-local".
La portée restreinte de ces adresses les limite, dans la pratique, à un usage de démarrage
automatique ( boostrap ) et aux mécanismes de configuration automatique. Leur usage ne
devrait pas être généralisé dans les applications.
La figure 8 représente le préfixe d'identification qui est fe80::/10 . L'adresse "lien-local" a le
format suivant: préfixe fe80::/64 accolé au 64 bits de l'identifiant d'interface, généralement
dérivé de l'adresse MAC de l'interface Ethernet. Cela ne pose pas de problème de respect de la
vie privée car, contrairement aux adresses globales, les adresses "lien-local" ne sortent jamais
du réseau où elles sont utilisées.
Figure 8: Format de l'adresse lien-local.
Nota: Une adresse "lien-local" (ou multicast) n'indique pas intrinsèquement l'interface de sortie
puisque toutes les interfaces partagent le même préfixe fe80::/10. Il faut donc indiquer, de
manière explicite, sur quelle interface doivent être émis les paquets. Sur certains systèmes
d'exploitation (BSD, Mac OS, Windows), il est possible de la spécifier en ajoutant à la fin de
l'adresse le nom de l'interface voulue, précédé du caractère %. Sous Linux, un argument de
commande réseau, généralement -I permet de la désigner.
Les adresses locales uniques ( ULA: Unique Local unicast Address )
Le RFC 4193 définit un nouveau format d'adresse unicast: les adresses uniques locales (ULA:
Unique Local unicast Address ). Dans leur usage, elles sont analogues aux adresses privées
IPv4 du RFC 1918 . Elles sont couramment appelées adresses privées (à l'inverse des
adresses unicast globales dites publiques).
Ces adresses sont restreintes à un site unique et destinées à une utilisation locale. Elles sont
routables à l'intérieur d'un espace privatif (réseau local de campus, réseau d'entreprise, réseau
domestique...) mais ne peuvent pas en sortir. Elles sont filtrées par les fournisseurs d'accès et
ne peuvent donc pas être routées sur l'Internet public. La longueur du préfixe étant de 48 bits,
elles peuvent se manipuler comme des adresses globales, avec un identifiant de sous-réseau
(SID) sur 16 bits et un identifiant d'interface (IID) sur 64 bits.
Les adresses uniques locales sont créées en utilisant un identifiant global généré pseudoaléatoirement, selon l'algorithme défini dans le RFC 4193 . La figure 9 indique que ces
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L'adressage
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adresses suivent le format suivant:
• Prefix (7 bits): fc00::/7 préfixe identifiant les adresses IPv6 locales (ULA);
• L (1 bit): positionné à 1, le préfixe est assigné localement; la valeur 0 est réservée pour
une utilisation future (dans la pratique, les adresses ULA en usage actuellement sont
donc identifiées par le préfixe fd00::/8 );
• Global ID (40 bits): identifiant global utilisé pour la création d'un préfixe unique (Globally
Unique Prefix);
• Subnet ID (16 bits): identifiant d'un sous-réseau à l'intérieur du site;
• Interface ID (64 bits): l'identifiant d'interface permet de distinguer les différentes
machines sur le lien.
Figure 9: Format de l'adresse unicast locale.
Ce type d'adresse permet d'isoler la numérotation externe et interne. En IPv4, l'utilisation d'un
préfixe privé issu du RFC 1918 (comme 10.0.0.0/8 ) évite à un site de renuméroter son
réseau s'il change de fournisseur d'accès. Un NAT (que nous appellerons NAT44 dans la suite
de ce document) permet de passer de l'adressage privé à l'adressage public.
Avec les adresses de type ULA, il est possible de reproduire ce comportement en IPv6. Un
dispositif, en bordure de réseau, va convertir le préfixe privé en préfixe public. Cet équipement,
initialement appelé NAT66, a été renommé NPTv6 ( Network Prefix Translation ) car il ne
possède pas les mêmes limitations que le NAT d'IPv4 du fait qu'il n'intervient pas au niveau de
la couche de transport.
Comme pour le RFC 1918 d'IPv4, l'objectif est de permettre un adressage à usage privatif non
routé sur l'infrastructure publique. Mais, à la différence du RFC 1918 , où le risque de collision
élevé est problématique en cas de connexion de deux sites utilisant ces adresses (lors de
fusions d'entreprises par exemple), il s'agit de générer des préfixes quasi uniques. Dans un
espace réservé, fc00::/7 , le site qui souhaite des adresses quasi uniques tire un préfixe de
48 bits au hasard, suivant l'algorithme décrit dans le RFC 4193 en se basant sur l'heure
courante et une adresse MAC d'une de ses interfaces. La probabilité de collision est donc très
faible, vue la taille de l'espace d'adressage d'IPv6.
Ces adresses sont dites locales, et ne doivent pas être routées sur l'Internet global. Elles sont
routables sur un espace limité tel un site. Elles peuvent également être routées entre un
nombre limité de sites (sur la même aire interne d'un IGP, comme OSPF, ou au travers de
tunnels point à point reliant les sites). Elles ont les caractéristiques suivantes:
• préfixe globalement unique (très forte probabilité d'unicité);
• un préfixe bien connu fc00::/7 facilitant le filtrage aux frontières du site;
• limitation des conflits ou des opérations de réadressage lors de la fusion de sites où
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l'interconnexion privée de sites;
• indépendance des préfixes vis-à-vis des fournisseurs d'accès ou des opérateurs;
• indépendance vis-à-vis des applications: elles s'utilisent de la même manière que les
adresses unicast globales;
• en cas de débordement géographique accidentel (mauvaise configuration de l'annonce
des routeurs ou des filtres, affichage accidentel dans un DNS public), l'unicité garantit
l'absence de conflit avec d'autres adresses.
L'identifiant global de 40 bits ne doit pas être choisi de manière séquentielle ou selon un
algorithme permettant de déduire un préfixe en fonction des autres préfixes du site. Il ne doit
pas, non plus, être choisi par facilité mnémotechnique en «hexspeak», amusement consistant a
générer des jeux de mots pour les codes hexadécimaux en mixant les lettres hexadécimales (a
à f) et les chiffres 1 (pour 'i' ou 'l'), 0 (pour 'o'), 5(pour 's'), 6 ou 9 (pour 'g'), 7 (pour 't'); les plus
connus étant 'bad:f00d' «bad food», '600d:cafe' «good cafe», 'dead:beef' «dead beef», ou
encore 'defe:ca7e:d «...», et bien d'autres (source http://en.wikipedia.org/wiki/Hexspeak ).
Le préfixe de l'adresse IPv6 locale unique est créée en s'appuyant sur un mécanisme pseudoaléatoire. Le RFC 4193 propose l'algorithme suivant:
1. prendre l'heure courante dans le format 64 bits du protocole NTP;
2. prendre un identifiant EUI-64, au besoin dérivé de l'adresse MAC, de l'une des interfaces
de l'équipement générant le préfixe;
3. concaténer l'heure et l'identifiant d'interface pour créer une clé;
4. calculer l'empreinte SHA-1 (digest) de 160 bits de cette clé;
5. prendre les 40 bits de poids faible de l'empreinte comme identifiant global de 40 bits;
6. préfixer l'identifiant global avec le préfixe fc00::/7 et positionner le bit L (8
fort) à 1. Dans la pratique, les préfixes ULA débutent donc par «fd».
e
bit de poids
Le script, sous licence libre GPL, développé par Hartmut Goebel, disponible à l'URL
http://forschung.goebel-consult.de/ipv6/createLULA.py , peut vous générer une série de préfixes
conformes en utilisant une des adresses MAC ethernet de votre machine.
Ces préfixes ne devraient pas pouvoir être agrégés afin de renforcer la «non-routabilité» globale
sur l'Internet. Par défaut, l'étendue de ces adresses est globale; ce qui signifie qu'elles ne
souffrent pas de l’ambiguïté levée par l'adresse site-local (un réseau ou un ensemble de
réseaux interconnectés dans un site ou un campus). La limite de «routabilité» est fixée au site
et à toutes les routes explicitement définies avec d'autres sites privés (soit dans la même aire
d'IGP, soit au travers de tunnels). Pour les protocoles de routage extérieur (EGP Exterior
Gateway Protocol ), tel BGP, mis en oeuvre par les fournisseurs d'accès, la consigne est
d'ignorer la réception et l'annonce de préfixes fc00::/7 .
Conclusion
Nous venons d'approfondir le rôle des différentes adresses IPv6. Nous avons découvert les
différents types d'adresses IPv6, leurs allocations, ainsi que la structure détaillée des préfixes
réseau et sous-réseau. Les adresses unicast peuvent avoir une portée limitée au lien-local, ou
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Activité 13 : Les adresses unicast
bien routable sur un réseau local ou de site, voire une portée globale si les adresses sont
routables sur l'internet. Les adresses multicast permettent d'atteindre un ensemble de
correspondants à l'écoute des services spécifiés, ce qui est bien plus efficace que l'ancien
modèle de diffusion mis en oeuvre en IPv4.
Références bibliographiques
1. ↑ Notation binaire. Les nombres en octal, en hexadécimal et en binaire.
2. ↑ 2.0 2.1 IANA. IPv6 Global Unicast Address Assignments
3. ↑ Wikipédia. Automatic Private Internet Protocol Addressing
Pour aller plus loin
RFC et leur analyse par S. Bortzmeyer:
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RFC 1516 Host Anycasting Service
RFC 1918 Address Allocation for Private Internets Analyse
RFC 3177 IAB/IESG Recommendations on IPv6 Address Allocations to Sites
RFC 3513 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture
RFC 3587 IPv6 Global Unicast Address Format
RFC 3879 Deprecating Site Local Addresses Analyse
RFC 3927 Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses Analyse
RFC 4048 RFC 1888 Is Obsolete
RFC 4193 Unique Local IPv6 Unicast Addresses Analyse
RFC 4548 Internet Code Point (ICP) Assignments for NSAP Addresses
RFC 6598 IANA-Reserved IPv4 Prefix for Shared Address Space Analyse
RFC 6890 Special-Purpose IP Address Registries Analyse
RFC 7343 An IPv6 Prefix for Overlay Routable Cryptographic Hash Identifiers Version 2
(ORCHIDv2) Analyse
RFC 7421 : Analysis of the 64-bit Boundary in IPv6 Addressing Analyse
RFC 7723 Port Control Protocol (PCP) Anycast Addresses Analyse
RFC 7954 Locator/ID Separation Protocol (LISP) Endpoint Identifier (EID) Block Analyse
RFC 7955 Management Guidelines for the Locator/ID Separation Protocol (LISP)
Endpoint Identifier (EID) Block Analyse
RFC 8190 Updates to the Special-Purpose IP Address Registries Analyse
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Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast
Introduction
Lors de l'activité précédente, nous avons vu que les adresses IP unicast sont construites en
combinant 2 éléments (voir la figure 1). Le premier élément vise à localiser le réseau dans
l'Internet. Il sert à l'acheminement des paquets à travers l'Internet ou à travers l'interconnexion
pour les infrastructures privatives. Le second élément identifie l'interface au sein de son réseau.
Il sert à la remise directe du paquet à l'interface de destination sur le dernier saut de
l'acheminement. Dans cette activité, nous nous intéressons à la construction de ces adresses
unicast. Pour la partie préfixe de réseau, il s'agit de définir un plan d'adressage. Ce plan
d'adressage est organisé de manière hiérarchique afin de permettre la délégation pour une
gestion décentralisée mais aussi rendre les préfixes agrégables. L'objectif, dans ce dernier cas,
est de constituer des tables de routage les plus concises possibles. Pour IPv6, vu la taille de
l'espace d'adressage, cette caractéristique d'agrégation est essentielle. Dans cette activité,
nous allons indiquer les différentes façons de numéroter les réseaux. Pour la partie identifiant
d'interface, l'objectif est de définir un identifiant, si possible automatiquement, qui soit unique au
sein du lien. Nous allons étudier les différentes techniques de constructions de ces identifiants.
Mais avant, nous allons rappeler une caractéristique d'IPv6 dans l'utilisation des adresses
unicast, à savoir la possibilité d'avoir plusieurs adresses unicast allouées à une interface de
communication. Ces adresses multiples peuvent être utilisées simultanément ou l'une après
l'autre. Un mécanisme de vieillissement est donc nécessaire pour limiter la validité d'une
adresse.
Figure 1: Hiérarchisation de l'adresse unicast en deux parties logiques.
Enfin, pour conclure cette introduction, signalons que les conseils donnés par RIPE NCC sont
précieux pour toutes personnes amenées à concevoir un plan d'adressage [1] . L'IETF a
également édité un recueil de conseils pour le déploiement d'un réseau IPv6 par le RFC 7381 .
Adressage multiple des interfaces
En IPv6, les interfaces de communication des noeuds disposent simultanément de plusieurs
adresses. En effet, une interface dispose au moins d'une adresse purement locale sur son lien
local (l'adresse lien-local). Celle-ci est automatiquement affectée à l'interface lors de la phase
d'activation de cette dernière par le système d'exploitation. Selon la nature du lien de
rattachement (liaison point à point, domaine de diffusion ethernet filaire ou wifi...), l'interface
peut également disposer d'une ou plusieurs adresses routables soit localement (cas des
adresses ULA), soit globalement (cas des adresses publiques: GUA). Ces adresses unicast
routables sont constituées en associant le préfixe réseau associé au lien à l'identifiant
d'interface. L'affectation de ces adresses routables peut être fait soit par l'administrateur
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L'adressage
Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast
système de la machine, soit par le réseau en s'appuyant sur les mécanismes d'autoconfiguration "avec" ou "sans état", comme nous le verrons dans une séquence ultérieure. La
figure 2 illustre l'adressage multiple d'une interface de communication pour un noeud.
Figure 2: Adressage multiple d'une interface de communication.
Nous savons, depuis l'activité "qu'est ce qu'une adresse IP?", que les adresses IP ne sont pas
permanentes. L'adresse IP a une durée de vie régie par des états. Ces états sont: provisoire,
préféré, déprécié et invalide. Aussi, il faut comprendre qu'une adresse IP n'est allouée que
temporairement à une interface. Il faut voir l'allocation comme un bail de location. Pour
continuer d'utiliser une adresse IP, à l'expiration du bail, il faut procéder au renouvellement du
bail. Ainsi, le système d'exploitation a en charge de renouveler périodiquement l'allocation d'une
adresse IP en cours d'utilisation. Autrement, l'adresse passe dans l'état déprécié afin de rendre
inutilisable cette adresse pour les nouvelles connexions et permettre de terminer les sessions et
les connexions existantes. Il faut alors, dans un même temps, une nouvelle adresse valide pour
les nouvelles connexions ou sessions applicatives. L'idée que les adresses IP sont allouées
temporairement trouve sa motivation de rendre la renumérotation d'un réseau facile. La
renumérotation d'un réseau consiste à remplacer un préfixe réseau par un autre. L'opération de
renumérotation peut s'avérer nécessaire lorsque l'organisation change de fournisseur d'accès à
Internet ou que le plan d'adressage est devenu obsolète. Il n'en reste pas moins que malgré les
facilités qu'offrent IPv6, la renumérotation d'un réseau reste une opération périlleuse [ RFC
5887 ].
Nécessité d'organiser un plan d'adressage
L'espace d'adressage IPv6 est «astronomiquement» grand. Il s'ensuit que le plan d'adressage
unicast global adopté aujourd'hui est organisé hiérarchiquement. À l'instar du réseau
téléphonique historique, où les appels sont routés en fonction d'un préfixe national (exemple le
+33 pour les appels vers la France), l'Internet est bâti selon une organisation hiérarchique.
Cependant, cette hiérarchie n'est pas d'ordre géographique mais plutôt administrative et
organisée en «régions» (Amérique du nord, Asie Pacifique, Europe,...). Chaque région est
gérée par un registre Internet régional ( Regional Internet Registry ou RIR). Cette organisation
se retrouve au moment de l'acheminement des datagrammes dans l'Internet. Les opérateurs du
cœur de l'Internet routent (aiguillent) les datagrammes selon les préfixes les plus courts. Les
RIR leur attribuent des préfixes courts, car le rôle de ces opérateurs internationaux est
d'acheminer les datagrammes vers les grandes zones régionales de l'Internet. Ces opérateurs
délèguent ensuite à leur clients, registres locaux (LIR) ou opérateurs, des préfixes un peu plus
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast
longs, afin qu'eux même puissent déléguer des préfixes à leurs clients ou organisations
utilisatrices pour acheminer les datagrammes vers leurs propres réseaux. Ainsi un utilisateur
final: organisation, entreprise ou particulier se verra déléguer par son fournisseur d'accès
Internet (FAI) un préfixe d'une longueur comprise, en général, entre 48 et 64 bits. La zone de
l'adresse, comprise entre la longueur du préfixe alloué par l'opérateur et la limite du /64 des
adresses unicast est parfois qualifiée de SID ( Subnet ID ). En effet elle permet à
l'administrateur, d'adresser entre un unique réseau (cas où le client à obtenu un préfixe /64 de
son FAI) et 65536 réseaux (cas où le client a obtenu délégation administrative, de son
fournisseur d'accès, sur un préfixe /48: il dispose alors de 16 bits (entre 48 et 64) pour
numéroter 2 puissance 16 soit 65536 réseaux). C'est cet espace de l'adressage, dont
l'administrateur réseau a la responsabilité, qu'il s'agit d'organiser pour déployer efficacement les
réseaux de son organisation. Nous allons maintenant présenter différents modes d'organisation
possibles en nous appuyant sur le RFC 5375 .
Politique d'assignation des adresses
Les spécifications primitives d'assignation des adresses [ RFC 3177 ] aux utilisateurs finaux
recommandaient d'allouer:
• /48 (65536 sous-réseaux) dans le cas général,
• /64 (un sous-réseau unique) lorsqu'un et un seul réseau physique était nécessaire,
• /128 (adresse unique) lorsqu'il était absolument connu qu'un et un seul équipement était
connecté.
Le RFC 6177 , également connu sous BCP157 ( Best Current Practice ), est venu remettre en
cause les certitudes initiales et le «/48 pour tout le monde» n'est plus la recommandation
officielle. La taille du préfixe est maintenant laissée à la discrétion du fournisseur avec la
recommandation «floue» d'allouer un bloc d'adresses adapté aux besoins de l'utilisateur en
évitant l'allocation d'un réseau unique. Ainsi, si un /48 est adapté pour un réseau de campus, il
est clairement surdimensionné dans le cadre d'un usage domestique. Inversement, le réseau
unique en /64 est notablement insuffisant; les besoins actuels et futurs de la plupart des foyers
nécessiteront sans doute quelques réseaux cloisonnés en fonction des usages: réseau général
(accès internet, les réseaux sociaux, le multimédia...), réseau domotique (lave-linge, sèchelinge, réfrigérateur...), réseau de commande périmétrique (volets, alarme, chauffage,
aquarium...), sans parler des promesses médiatiques de l'Internet des objets (IoT Internet of
Things ). Pour les utilisateurs dits «grand public» ou les sites de taille modeste, un préfixe /56
ou /60 semble donc plus approprié.
Préfixes de sous-réseaux (SID Subnet IDentifier)
Les sous-réseaux IPv6 doivent s'aligner sur les préfixes de longueur /64. Des tailles supérieures
sont possibles, mais ne sont pas sans poser problème pour les mécanismes de contrôle tels
que l'auto-configuration des adresses, couramment utilisée, et qui présupposent des préfixes
des sous-réseaux alignés sur 64 bits. Ces mécanismes d'auto-configuration seront abordés
dans une séquence ultérieure.
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L'adressage
Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast
Ces préfixes de 64 bits sont construits à partir du préfixe global permettant le routage des
paquets vers le réseau du site regroupant ces sous-réseaux. Le préfixe global est celui utilisé
dans les tables de routage de l'opérateur connectant le site à Internet. A ce préfixe global est
ajouté la valeur identifiant le sous-réseau à l'intérieur du réseau du site. Cette valeur est définie
sur le nombre de bits restant pour définir un préfixe unique de 64 bits. Ce préfixe sera utilisé
dans les tables de routage internes au réseau du site. La figure 3 décrit cette hiérarchie de la
partie préfixe de l'adresse.
Figure 3: Hiérarchisation de la partie préfixe.
Représentation des subdivisions
Dans la suite de cette activité, nous raisonnerons sur la base d'un préfixe de 48 bits (espace
SID de 16 bits). Les exemples décrits sur la base d'adresses documentaires pourront ainsi
illustrer aussi bien un contexte de réseaux publics (un préfixe /48 unicast global) qu'un réseau
privatif (préfixe /48 d'adresse locale unique ULA). Cependant, les règles d'ingénierie présentées
pourront également se décliner de manière plus limitée sur des préfixes plus longs /56 ou /60
avec un espace SID réduit à 8 ou 4 bits.
Nous supposons que le préfixe pour notre activité est 2001:db8:cafe::/48 . Le préfixe est
obtenu:
• soit par allocation de notre fournisseur d'accès dans le cadre d'un adressage unicast
global routable sur l'Internet public,
• soit par algorithme conforme RFC 4193 dans la cadre d'un adressage privatif (ULA
Unique unicast Local Address).
Nous disposons donc d'une zone SID de 16 bits permettant de distinguer 65536 sous-réseaux
possibles en préfixes de 64 bits (de 2001:db8:cafe::/64 à 2001:db8:cafe:ffff::/64
).
Convention de notation binaire du champ SID
Dans cette présentation, nous adoptons les conventions de notation suivantes pour les
illustrations et exemples: Comme les 48 premiers bits sont administrativement fixés et que les
64 bits de poids faible sont réservés pour l'identification de l'interface, chaque référence de
sous-réseau sera portée par les bits 48 à 63 (L'IETF numérote les bits en démarrant de zéro de
la gauche (most significant: poids fort) à la droite (least significant: poids faible).
Exemple:
2001:db8:cafe:{LLLLTTTTBBBBBBBB}::/64
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ou
2001:db8:cafe:ltbb::/64
• Chaque lettre majuscule encadrée par '{' et '}' représente 1 bit du champ SID. 4 bits
successifs
représentent
un
quartet
également
appelé
«nibble»;
(Un nibble (ou plus rarement nybble ) est, en informatique, un agrégat de 4 bits, soit un
demi-octet. On trouve aussi les termes francisés semioctet ou quartet , source
wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Nibble ) . 1 quartet peut prendre une valeur entre 0
et 15 et peut se représenter par 1 chiffre hexadécimal (0..9, a..f) (cf. vadémécum de
notation hexadécimale);
• Les chiffres et lettres minuscules ['a'..'f'] représentent la valeur hexadécimale d'un
quartet;
• Dans cette présentation, nous subdivisons les 16 bits du SID en groupes distingués de la
manière suivante:
• B: bit non défini et assignable;
• L: bit assigné à l'identification de la localisation du sous-réseau;
• T: bit assigné à l'identification du type de sous-réseau.
Ainsi, l'exemple précédent où les 16 bits SID sont positionnés à la valeur
{LLLLTTTTBBBBBBBB} produira des préfixes IPv6 du type 2001:db8:ltbb::/64 .
Inversement, si l'on choisit de positionner les bits de "type de sous-réseau" sur le quartet de
poids fort et les bits de localisation sur le quartet de poids faible du 1er octet SID de cette
manière {TTTTLLLLBBBBBBBB} , cela produira un préfixe de type 2001:db8:tlbb::/64 .
Différentes stratégies d'allocation des valeurs de SID sont présentées en annexe. Un
administrateur peut les mettre en pratique pour définir un plan d'adressage pour son réseau.
Cas particulier des liaisons point à point
Les liaisons point à point, qu'elles soient concrètement louées auprès du service idoine d'un
opérateur (liaison spécialisée, fibre noire...) pour assurer l'interconnexion de deux sites
géographiquement distants, ou qu'elles soient logiquement établies sous forme de tunnels (Ip
dans IP, VPN MPLS, tunnel IPSec…) constituent un cas particulier. Dans le cas général, on
peut allouer un préfixe /64 à chacune des liaisons. Cependant, sur des réseaux maillés où le
nombre de liaisons point à point est quelconque, attribuer un /64 à chacune de ces liaisons
n'est pas efficace. La caractéristique d'une liaison point à point est de relier uniquement une
interface à chacune de ses extrémités, ne nécessitant, de fait, que deux identifiants distincts.
De plus, ces liaisons sont administrées et ne sont, en général, pas tributaires d'un mécanisme
d'auto-configuration. Aussi, attribuer un /64 offrant la possibilité d'adresser 2 puissance 64
interfaces à un support limité à deux, et uniquement deux interfaces, conduit à la perte de ((2
puissance 64) - 2) adresses qui resteront non attribuées. L'utilisation d'un /64 sur une liaison
point à point peut conduire à des problèmes de sécurité ( RFC 6164 ): soit sous la forme d'allerInstitut Mines-Télécom / G6
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retours de datagrammes sur cette liaison (syndrome de la balle de ping-pong) entraînant une
congestion du support, ou soit sous la forme de déni de service des routeurs connectés au lien
au travers d'une saturation des caches de découverte des voisins. A défaut d'un /64, quel est le
préfixe approprié pour ce type de liaison?
• /127 serait possible dans la mesure où IPv6 n'a pas d'adresse de diffusion (identifiant de
host tout à 1 dans le cas d'IPv4). Cependant, l'adresse tout à zéro de chaque sousréseau est réservée comme l'adresse anycast des routeurs («all routers anycast
address»), ce qui signifie que le plupart des routeurs sont susceptibles de recevoir des
datagrammes de service sur cette adresse.
• /126 évite le problème de l'adresse anycast tout à zéro. Cependant, les 128 adresses
hautes de chaque sous-réseau sont également réservées pour diverses adresses de
anycast ( RFC 2526 ); bien que, dans la pratique, cela ne semble pas poser de
problème.
• /120 permet de s'affranchir des adresses anycast réservées.
• /112 permet de s'affranchir des adresses anycast réservées et a, en plus, l'avantage
d'être facilement lisible par les opérateurs humains car aligné sur le mot de 16 bits final
(celui affiché après le dernier séparateur : , cf activité 12 «Notation d'une adresse IPv6»).
Le RFC 6164 recommande l'utilisation d'un préfixe de longueur /127 pour IPv6, ne permettant
ainsi que deux adresses IP.
Identification locale: l'IID (Interface IDentifier)
Les identifiants d'interfaces des adresses unicast sont utilisés pour identifier de manière unique
les interfaces des équipements sur un lien ou un domaine de diffusion de niveau 2 (VLAN). Ils
doivent absolument être uniques pour le domaine couvert par un sous-réseau. Toutefois,
l'unicité d'un identifiant d'interface peut être de portée beaucoup plus large, voire globale, à
l'image des adresses MAC dont l'unicité est mondiale. Dans certains cas, l'identifiant d'interface
sera dérivé directement de l'adresse de niveau liaison de données (adresse MAC de la carte
Ethernet par exemple).
Pour les adresses unicast, à l'exception des adresses non spécifiées ou de l'adresse de
bouclage (loopback) (celles commençant par 000), l'identifiant d'interface doit avoir une
longueur de 64 bits. La taille de 64 bits permet d'approcher une probabilité de conflit quasi nulle.
Si, initialement, pour des raisons d'auto-configuration, l'identifiant d'interface devait
nécessairement être dérivé de l'adresse de niveau 2 (adresse matérielle), c'est de moins en
moins le cas. Il existe plusieurs méthodes pour construire cette valeur de 64 bits [ RFC 4941 ]:
•
•
•
•
•
manuelle,
basée sur l'adresse de niveau 2 de l'interface [ RFC 4291 ],
temporaire aléatoire [ RFC 4941 ],
stable opaque [ RFC 7217 ]
cryptographique [ RFC 3972 ].
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Identifiant manuel
Pour les serveurs les plus utilisés, il est préférable d'assigner manuellement des adresses aux
interfaces car, dans ce cas, l'adresse IPv6 est facilement mémorisable et le serveur peut être
accessible, même si le DNS n'est pas actif.
Nota: Le résolveur DNS est le cas le plus emblématique. Chaque machine sur le réseau doit
être configurée avec son client DNS pointant vers l'adresse du serveur DNS. Si celui-ci a un
identifiant d'interface basé sur l'adresse de niveau 2, en cas de changement de la carte réseau
sur le serveur DNS, l'ensemble des machines du domaine devraient être reconfigurées. Si l'on
ne souhaite pas utiliser de protocole de configuration automatique tel DHCPv6, il est préférable
d'attribuer au serveur DNS une valeur manuelle d'identifiant d'interface. Cette valeur statique
sera stable dans le temps et pourra être utilisée pour référencer le résolveur DNS sur la
configuration de l'ensemble des machines du réseau.
Il existe plusieurs techniques plus ou moins mnémotechniques:
• Incrémenter l'identifiant d'interface à chaque nouveau serveur créé.
2001:db8:1234:1::1
2001:db8:1234:1::2
• Reprendre le dernier octet de l'adresse IPv4 comme identifiant d'interface. Par exemple,
si un serveur a comme adresse IPv4 192.0.2.123, son adresse IPv6 pourra être:
2001:db8:1234:1::7B
ou plus simplement
2001:db8:1234:1::123
• Reprendre l'adresse IPv4 comme identifiant d'interface, bien que cela ait l'inconvénient
de conduire à des adresses plus longues à saisir:
2001:db8:1234:1::192.0.2.123
Identifiant dérivé de l'adresse matérielle de l'interface
L'avantage d'utiliser une adresse de niveau 2 pour construire un identifiant d'interface est que
l'unicité de cette valeur est presque toujours assurée. En plus, cette valeur est stable tant que la
carte réseau de la machine n'est pas changée. Par contre, ces valeurs sont difficilement
mémorisables.
Les adresses lien-local sont en général construites en utilisant ce type d'identifiant. Par contre,
pour les adresses globales, il est conseillé de ne les utiliser que pour les machines clientes et
de préférer les identifiants d'interfaces manuels pour les serveurs.
Ces identifiants d'interfaces étant stables dans le temps, à chaque fois qu'un individu change de
réseau, il change de préfixe, mais garde le même identifiant d'interface. Ce dernier pourrait
donc servir à tracer les déplacements d'un individu [2] . Ce sujet de traçabilité et de respect de
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la vie privée a fait l'objet d'une prise de conscience collective suite à une actualité récente
(affaire Snowden, surveillance de masse par les états, écoute de la NSA...). Mais, la traçabilité
par l'identifiant d'interface n'en est qu'un des éléments car les cookies mis en place par les
serveurs web ou les recoupements des infos personnelles déposées sur les réseau sociaux
sont bien plus efficaces; mais ils ne s'agit plus d'un problème réseau. Autre désavantage,
comme les adresses MAC contiennent l'identification du matériel, il est possible d'indiquer à
l'extérieur du réseau quel type de matériel est utilisé et donner des indications.
Si ces inconvénients sont jugés importants par l'entreprise, l'identifiant d'interface pour les
adresses globales peut être généré aléatoirement.
Identificateur EUI-64
L'IEEE a défini un identificateur global à 64 bits (format EUI-64) pour les réseaux IEEE 1394
(firewire) ou IEEE 802.15.4 (réseau de capteurs) qui vise une utilisation dans le domaine de la
domotique. L'IEEE décrit les règles qui permettent de passer d'un identifiant MAC codé sur 48
bits à un EUI-64.
Si une machine ou une interface possède un identificateur global IEEE EUI-64, celui-ci a la
structure montrée par la figure 7. Les 24 premiers bits de l'EUI-64, comme pour les adresses
MAC IEEE 802.3, identifient le constructeur. Les 40 autres bits identifient le numéro de série
(les adresses MAC IEEE 802 n'en utilisaient que 24). Les 2 bits, u (septième bit du premier
octet), et g (huitième bit du premier octet) ont une signification spéciale:
• u (Universel) vaut 0 si l'identifiant EUI-64 est universel;
• g (Groupe) indique si l'adresse est individuelle ( g = 0), c'est-à-dire désigne un
seul équipement sur le réseau, ou de groupe ( g = 1), par exemple une adresse
de multicast.
Figure 7: Format de l'identificateur IEEE EUI-64.
Dans le cas d'IPv6, l'identifiant d'interface à 64 bits peut être dérivé de l'EUI-64 en inversant le
bit u comme le montre la figure 8. En effet, pour la construction des adresses IPv6, on a
préféré utiliser 1 pour marquer l'unicité mondiale. Cette inversion de la sémantique du bit
permet de garder la valeur 0 pour une numérotation manuelle, autorisant à numéroter
simplement les interfaces locales à partir de 1.
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Figure 8: Identifiant d'interface dérivé du format EUI-64.
Identificateur MAC-48
Si une interface possède une adresse MAC IEEE 802 à 48 bits universelle (cas des interfaces
Ethernet ou Wi-Fi), l'adresse est tout d'abord convertie en EUI-64 par l'insertion de 16 bits à la
valeur 0xfffe, puis le bit u est mis à 1 comme dans le cas précédent. La figure 9 illustre ce
processus.
Figure 9: Identifiant d'interface dérivé de l'adresse MAC (EUI-48).
Cas Particuliers
Si une interface ne possède aucune adresse, par exemple l'interface utilisée pour les liaisons
PPP ( Point to Point Protocol ), et si la machine n'a pas d'identifiant EUI-64, il n'y a pas de
méthode unique pour créer un identifiant d'interface. La méthode conseillée est d'utiliser
l'identifiant d'une autre interface si c'est possible (cas d'une autre interface qui a une adresse
MAC), ou une configuration manuelle, ou bien une génération aléatoire avec le bit u positionné
à 0. S'il y a conflit (les deux extrémités ont choisi la même valeur), il sera détecté lors de
l'initialisation de l'adresse lien-local de l'interface, et devra être résolu manuellement.
Opacité des identifiants d'interface
Les bits u et g n'ont de signification que pour les adresses de niveau MAC (adresse EUI-64 et
EUI-48). Si, aux origines d'IPv6 ( RFC 4291 ), le bit u conservait cette signification
d'universalité, c'est qu'à l'époque l'identifiant d'interface dérivait majoritairement de l'adresse
matérielle. C'est moins le cas aujourd'hui avec les IID temporaires aléatoires, voire
cryptographiques (cf. paragraphes suivant). L'IETF a remis les choses au clair dans le RFC
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7136 en précisant maintenant que "les identifiants d'interface doivent être considérés comme
opaques et il ne faut pas tirer de conclusion de la valeur de tel ou tel bit". La dérivation d'un IID
à partir d'une adresse matérielle reste inchangée mais, inversement, si on ne sait pas comment
a été généré l'IID, on ne peut rien déduire de la signification des deux bits de poids faible de
l'octet de poids fort de l'IID. N'attachez donc pas plus d'importance à ces bits qu'ils n'en n'ont
réellement aujourd'hui.
Valeur temporaire aléatoire
L'identifiant d'interface basé sur des adresses MAC, comme indiqué précédemment, pourrait
poser des problèmes pour la vie privée. Il identifie fortement la machine d'un utilisateur qui,
même s'il se déplace de réseau en réseau, garde ce même identifiant. Il serait alors possible de
traquer un individu mobile utilisant un portable, chez lui, au bureau, lors de ses déplacements.
Pour couper court à toutes les menaces de boycott d'un protocole qui «menacerait la vie
privée», l'IETF a validé d'autres méthodes de construction d'un identifiant d'interface comme
celle reposant sur des tirages aléatoires [ RFC 4941 ]. Un utilisateur particulièrement méfiant
pourrait activer ces mécanismes. L'identifiant d'interface est soit choisi aléatoirement, soit
construit par un algorithme de hachage, comme MD5, à partir des valeurs précédentes, soit tiré
au hasard si l'équipement ne peut pas mémoriser d'information entre deux démarrages.
Périodiquement, l'adresse est mise dans l'état «déprécié» et un nouvel identifiant d'interface est
choisi. Les connexions déjà établies continuent d'utiliser l'ancienne valeur tandis que les
nouvelles connexions utilisent la nouvelle adresse.
Cette solution a été adoptée par Microsoft. Dans Windows XP, l'interface possède deux
adresses IPv6 globales comme on le voit dans la figure 10. La première a un identifiant
d'interface dérivé de l'adresse MAC. Elle sert aux applications attendant des connexions sur la
machine ( i.e. les applications "serveur"). Cette adresse est stable et peut être publiée dans le
DNS. La seconde possède un identifiant d'interface tiré aléatoirement. Elle est changée tous les
jours ou à chaque redémarrage de la machine et sert aux applications clientes. Dans Windows
7, ce comportement est généralisé car l'identifiant d'interface de l'adresse permanente est
également issu d'un tirage aléatoire. Cela permet d'éviter de donner la marque de la machine
ou le type de carte contenu dans les premiers octets de l'identifiant d'interface. Elle est
également présente, mais de manière optionnelle, sur les systèmes d'exploitation Linux, BSD et
Mac OS.
Bien entendu, pour que ces mécanismes aient un sens, il faut que l'équipement ne s'enregistre
pas sous un même nom dans un serveur DNS inverse, et que l'enregistrement de cookies dans
un
navigateur
Web
pour
identifier
l'utilisateur
soit
impossible.
En contre-partie, il est plus difficile à un administrateur réseau de filtrer les machines puisque
celles-ci changent périodiquement d'adresses.
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Figure 10: Adresse IPv6 temporaire de MS-Windows.
Valeur stable opaque
L'identifiant d'interface dérivé de l'adresse matérielle pose le problème de la tracabilité des
équipements nomades et de respect de la vie privée qui en découle. Cependant la il dipose de
la propriété de stabilité ( on éteint la machine et on la rallume, on est sûr de retrouver la même
adresse IPv6 ) qui simplifie les tâches administatives ( Ainsi, lorsqu'on regarde le journal des
connexions, on peut facilement retrouver la machine qu'on a repéré. Et créer des ACL est
simple, puisque les adresses ne changent pas ). Le RFC 7217 propose une méthode de
génération de l'IID opaque, ne révélant pas d'information relativement à la configuration
matérielle, mais stable dans le temps. Le principe est de condenser (à l'aide d'une fonction de
hachage telle que SHA-256 par exemple et de ne conserver que les 64 bits de poids faible) un
secret (stocké dans une mémoire non volatile), un certain nombre de caractéristiques de la
machine et le préfixe, de manière à avoir des identifiants stables, mais préservant quand même
partiellement la vie privée de postes nomades: l'identifiant d'interface change quand la machine
change de réseau, ne permettant plus de la suivre à la trace. Mais, si on reste sur le même
réseau, l'adresse est stable. Le RFC 8064 a confirmé la pré-éminence de cette méthode sur la
méthode dérivée de l'adresse MAC pour la procédure d'autoconfiguration sans état ( qui sera
décrite dans la séquence 3 ).
L'idée est que la machine aurait une (ou plusieurs) adresses temporaires, une (ou plusieurs)
adresses stables et qu'on utiliserait l'adresse temporaire pour les connexions sortantes, et
l'autre pour les entrantes. Cela fournit une bonne protection, question vie privée, mais au prix
de quelques inconvénients. Comme rien n'est gratuit en ce bas monde, ces adresses
compliquent la vie de l'administrateur réseaux: interpréter le trafic qu'on voit passer est moins
simple (beaucoup de techniques de protection de la vie privée ont ce défaut).
Cryptographique
Si un identifiant aléatoire permet de rendre beaucoup plus anonyme la source du paquet, des
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propositions sont faites à l'IETF pour lier l'identifiant d'interface à la clé publique de l'émetteur
du paquet. Le RFC 3972 définit le principe de création de l'identifiant d'interface (CGA:
Cryptographic Generated Addresses ) à partir de la clé publique de la machine. Elles pourraient
servir pour sécuriser les protocoles de découverte de voisins ou pour la gestion de la multidomiciliation.
Conclusion
Une interface de communication en IPv6 peut avoir plusieurs adresses unicast. Les adresses IP
sont allouées temporairement. On parle alors d'une durée de vie d'une adresse qui est fait sa
durée d'allocation. L'intérêt est de rendre la renumérotation c'est à dire le changement
d'adresse rapide et automatique.
L'adresse unicast IPv6 est découpée en 2 parties. Une partie va servir à l'identification mais
aussi à la localisation du réseau au sein de l'Internet. On parle de préfixe réseau. Nous avons
étudié comment définir et organiser un plan d'adressage de manière hiérarchique afin de
permettre la délégation pour une gestion décentralisée mais aussi rendre les préfixes
agrégables, afin de constituer des tables de routage les plus concises possibles. Pour IPv6, vu
la taille de l'espace d'adressage, cette caractéristique d'agrégation est essentielle. La seconde
partie de l'adresse sert à identifier une interface au sein d'un lien. Nous avons présenté les
différents modes de construction des identifiants d'interfaces.
Références bibliographiques
1. ↑ RIPE NCC (2013), publiée sous licence CC-BY par Surfnet (www.surfnet.nl) Preparing
an IPv6 address plan
2. ↑ Internet society. (2014) Deploy 360 programm IPv6 Privacy Addresses Provide
Protection Against Surveillance And Tracking
Pour aller plus loin
RFC et leur analyse par S. Bortzmeyer:
RFC 3972 Cryptographically Generated Addresses (CGA) Analyse
RFC 4291 IP Version 6 Addressing Architecture Analyse
RFC 4941 Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6 Analyse
RFC 5375 IPv6 Unicast Address Assignment Considerations Analyse
RFC 5887 Renumbering Still Needs Work Analyse
RFC 6164 Using 127-Bit IPv6 Prefixes on Inter-Router Links:;m= Analyse
RFC 6177 IPv6 Address Assignment to End Sites Analyse
RFC 7136 Significance of IPv6 Interface Identifiers Analyse
RFC 7217 A Method for Generating Semantically Opaque Interface Identifiers with IPv6
Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) Analyse
• RFC 7381 Enterprise IPv6 Deployment Guidelines Analyse
• RFC 8064 Recommendation on Stable IPv6 Interface Identifiers Analyse
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• RFC 8065 Privacy Considerations for IPv6 Adaptation-Layer Mechanisms Analyse
Annexe: Différentes stratégies pour la définition des sousréseaux (SID)
Lorsque qu'un administrateur a la tâche de déployer IPv6 sur son réseau, une des étapes
importantes est la définition du plan d'adressage. Ce plan définit l'ensemble des adresses
utilisées sur chacun des réseaux du site concerné. En IPv6, chaque réseau se voit attribuer un
préfixe nécessairement de largeur 64 bits (/64). L'administrateur connaissant le préfixe assigné
à son site, communément de largeur 48 bits, il lui reste à définir les 16 bits restants pour
identifier chacun de ces réseaux. Cette valeur est appelé identifiant de sous-réseau ou SID.
Réseau à plat
Les petites entités sans structure organisationnelle bien définie peuvent éventuellement
fonctionner sans plan d'adressage structuré. Cependant si l'infrastructure de niveau liaison est
cloisonnée en domaines de diffusion distincts (VLAN), il faudra à minima, affecter 1 identifiant
de sous-réseau par domaine. L'attribution de ces identifiants de sous-réseaux pourra être
simple,
en
numérotant
éventuellement
séquentiellement.
En l'absence de structuration du plan d'adressage, ce type de réseau ne passe pas à l'échelle.
Si le nombre de sous-réseaux est amené à croître, l'administration et le contrôle de
l'infrastructure deviennent rapidement problématiques. Il y a, également, nécessité de
conserver dans une table les différents affectations pour localiser le segment réseau ou la
machine à l'origine d'un problème ou d'un dysfonctionnement, puisque les adresses sont peu
signifiantes.
Correspondance directe entre les identifiants IPv4 et IPv6
Pour les organisations ayant déjà structuré une infrastructure réseau sous le protocole IPv4, et
sur laquelle on souhaite faire cohabiter les deux versions du protocole, il est possible d'adopter
une stratégie de correspondance des identifiants de sous-réseau IPv4 et de sous-réseau IPv6.
Deux cas peuvent être évalués:
Correspondance directe entre les sous-réseaux IPv4 et IPv6
Si les réseaux IPv4 sont structurés uniquement en sous-réseaux de préfixe /24 (exemple les
réseaux privatifs du RFC 1918 , un réseau de classe C 192.168.0.0/24 à
192.168.255.0/24 ou que l'on a «subnetté» en /24 le réseau de classe A 10.0.0.0 ou
l'un des 16 classe B 172.16.0.0 à 172.31.0.0 ), une correspondance directe entre
l'identifiant de sous-réseau IPv4 peut être envisagée avec l'identifiant SID d'IPv6 par
transcription directe.
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Figure 3: Exemple de réseau.
Dans l'exemple du plan d'adressage de la figure 3, le lien direct entre les sous-réseaux IPv4 et
les sous-réseaux IPv6 est directement visible. Pour les équipements d'infrastructure disposant
d'une adresse fixe (routeur, serveurs applicatifs...) on peut également transposer l'identifiant
d'hôte (4 e octet d'adresse IPv4 d'un /24) en identifiant d'interface de l'adresse IPv6. Ainsi, par
exemple, le serveur web d'adresse IPv4 192.168.1.123
peut être adressé
2001:db8:cafe:1::123
en
IPv6.
Cependant, cette stratégie ne peut s'envisager que si les sous-réseaux IPv4 sont alignés sur 24
bits (/24). En effet, des sous-réseaux IPv4 de taille plus étendue (préfixe /24) ou plus réduite
(préfixe /24) ne peuvent s'insérer dans le champ SID de 16 bits d'un préfixe IPv6 en /64 (le
débordement au-delà du /64 posant des problèmes pour l'auto-configuration). Ainsi:
• un préfixe IPv4 /28, par exemple les hôtes 172.16.5.14/28 et 172.16.5.18/28
sont dans des sous-réseaux IPv4 distincts, le sous-réseau 172.16.5.0/28 pour le
premier et le sous-réseau 172.16.5.16/28 pour le second. Alors que la transposition
simple en IPv6 va les placer dans le même sous-réseau: les hôtes
2001:db8:cafe:5::14/64 et 2001:db8:cafe:5::18/64 sont tous les deux dans
le sous-réseau 2001:db8:cafe:5::/64 .
• Un préfixe IPv4 /23, par exemple les hôtes 10.0.8.250/23 et 10.0.9.5/23 sont
tous le deux dans le même sous-réseau IPv4. Alors que la transposition simple les
placera dans des sous-réseaux IPv6 distincts: 2001:db8:cafe:8::250/64 et
2001:db8:cafe:9::5/64
On notera également que la transposition directe des identifiants décimaux des sous-réseaux
IPv4 dans le champ SID hexadécimal du sous-réseau IPv6, si elle facilite la correspondance de
lecture pour l'administrateur humain, n'est en revanche pas optimale pour les tables de routage
des sous-réseaux IPv6. Ainsi, le sous-réseau IPv4 10.0.23.0/24 est sélectionné (filtré /
masqué) sur 1 octet de valeur binaire 0001 0111, alors qu'il sera sélectionné par le SID 0x0023
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hexadécimal (0000 0000 0010 0011)
Correspondance directe entre les adresses IPv4 et IPv6
Si le préfixe de sous-réseau IPv4 n'est pas aligné sur un /24, il sera impossible de maintenir une
relation directe entre les sous-réseaux IPv4 et IPv6. Cependant, dans ce cas, il peut être
envisagé de maintenir une correspondance d'adresse en embarquant la totalité de l'adresse
IPv4 dans l'identifiant d'interface de l'adresse IPv6 et en gérant le SID indépendamment du
sous-réseau IPv4. Par exemple, la machine d'adresse IPv4 192.168.1.234 pourrait être
adressée en IPv6 2001:db8:cafe:deca::192.168.1.234 . En effet, pour les adresses
IPv6 embarquant une adresse IPv4, si celle-ci occupe les 32 bits de poids faible de l'adresse
IPv6 (la partie basse de l'identifiant d'interface), il est autorisé de continuer à la noter en
notation décimale pointée. Cependant, si cette commodité facilite la saisie de la configuration
d'un système, celui-ci l'affichera sous la forme canonique 2001:db8:cafe:deca::c0a8:1ea
, notamment dans les journaux et log diverses. c0a801ea étant la conversion hexadécimale des
32 bits de l'adresse IPv4 écrite 192.168.1.234 en notation décimale pointée, la
correspondance de lecture devient tout de suite moins évidente.
Plan d'adressage structuré
Lorsque l'on définit un plan d'adressage tel que sur la figure 4, il faut décider quelle structure
doit être utilisée pour assigner les adresses aux réseaux de l'organisation. Plusieurs stratégies
peuvent être envisagées. En nous appuyant sur l'exemple d'architecture suivante, nous allons
présenter différents plans possibles.
Figure 4: Plan d'adressage structuré
Structuration basique du plan d'adressage
Nous pouvons, par exemple, assigner les adresses des équipements par type d'usage ou par
localisation, voire une combinaison des deux. Ainsi, nous pouvons choisir d'adresser d'abord
par localisation, puis par type. Une fois les sous-réseaux définis, il restera les bits de poids
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faible qui pourront être utilisés pour d'autres usages, (selon la convention de notation définie
précédemment le préfixe se représente de la manière suivante):
2001:db8:cafe:{LLLLTTTTBBBBBBBB}::/64
Dans cet exemple, 4 bits sont assignés pour la localisation {L}. Les 4 bits suivants sont
assignés pour le type d'usage {T}. Il reste 8 bits {B} pour d'autres affectations. Ainsi, ce plan
d'adressage permet d'adresser une infrastructure qui peut être étendue sur 16 (4 bits)
localisations, chacune pouvant déployer 16 (4 bits) types de réseaux. On dispose encore de 8
bits restants permettant éventuellement 256 sous-réseaux différents pour chaque localisation et
chaque type.
Routeur vs firewall: localisation ou type d'usage d'abord?
Nous devons, dans un premier temps, décider quelle affectation nous souhaitons privilégier:
localisation d'abord puis type (tels que, public/DMZ, employés, étudiants, invités, switchs,
routeurs, serveurs, administration, comptabilité, production, etc.) ou inversement: type avant la
localisation. La figure 5 illustre ces besoins.
Localisation d'abord
Quand la structuration se fait d'abord sur la localisation, chaque campus, bâtiment,
département, est administrativement identifié par une référence. Cela permet d'optimiser les
tables de routage. À l'instar de l'organisation des opérateurs, tous les réseaux de même
destination seront agrégés en une unique route dans les tables de routage. Ce type de
structuration du plan d'adressage convient aux organisations qui sont chargées de
l'infrastructure globale d'interconnexion, en général des opérateurs ou les entités chargées des
réseaux d'interconnexion des grandes organisations.
Type d'usage d'abord
Si le type d'usage des réseaux est d'abord privilégié, l'optimisation des entrées dans les tables
de routage n'est alors pas envisageable. Cependant, cela n'est en général pas un problème
pour la plupart des routeurs modernes, qui peuvent gérer un nombre conséquent d'entrées de
table de routage. L'avantage de grouper les réseaux par catégorie d'usage est que cela facilite
l'application des politiques de sécurité. La plupart des équipements de sécurité (pare-feux, listes
de contrôles d'accès, contrôle des autorisations…) sont régis selon les types d'usages plutôt
que sur la localisation des utilisateurs. Les organisations choisissent communément de
privilégier les types d'usages sur la localisation pour des raisons pratiques. L'application des
politiques de contrôle d'accès et de sécurisation, basées sur des listes de filtres logiques, est
généralement déléguée à des équipements spécialisés de type pare-feu, placés frontalement à
l'entrée du réseau. Une fois contrôlés, les flux sont ensuite acheminés en interne en fonction de
leur localisation.
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Figure 5: Adressage structuré par localisation/usage.
Détermination de l'espace nécessaire au plan d'adressage
Nous devons déterminer quelle proportion des 16 bits du SID sera nécessaire pour chaque
partie de cette structuration. Le nombres de bits nécessaires pour coder chacune des
catégories de la structuration est conditionné par le nombre de types et de localisations de
sous-réseaux de l'infrastructure, en ne négligeant pas les évolutions.
1. Déterminer le nombre de localisations ou types de réseaux de votre organisation,
2. augmenter le nombre d'une localisation supplémentaire, nécessaire pour le backbone,
3. augmenter le nombre de localisations pour tenir compte d'éventuels sous-réseaux qui
n'ont pas de localisation fixe, tels que l'infrastructure des tunnels VPN par exemple,
4. augmenter le nombre de chacune des catégories pour tenir compte des expansions de
court et moyen terme.
Pour chacune des catégories, déterminer la puissance de deux immédiatement supérieure ou
égale, ce qui nous indiquera le nombre de bits nécessaires pour en coder les références.
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Figure 6: Plan d'adressage structuré.
Exemple 1: sous-réseaux basés sur la localisation
•
•
•
•
nombre de localisations: 3
backbone d'interconnexion (réseau reliant switchs et routeurs): 1
réseaux non localisés (tunnels VPN): 1
extension future: 2
total: 7 sous-réseaux = 3 bits suffisent pour encoder les localisations, le reste pouvant être
utilisé pour d'autres référencements.
2001:db8:cafe:{LLLBBBBBBBBBBBBB}::/64
Exemple 2: sous-réseaux basés sur le type d'usage
• nombre de groupes d'usage (personnel, étudiants, invités, serveurs, infra VPN): 5 sousréseaux,
• backbone et infrastructure (réseau reliant switchs et routeurs): 1 sous-réseau,
• usages futurs: 4 sous-reseaux
total: 10 sous-réseaux = 4 bits suffisent pour encoder les types de sous-réseaux, les 12 bits
restants pouvant être utilisés pour d'autres référencements.
2001:db8:cafe:{TTTTBBBBBBBBBBBB}::/64
Hiérarchisation à 2 niveaux
Dans les deux exemples précédents, les bits restants peuvent être utilisés pour numéroter un
second niveau de sous-réseaux. Si la numérotation primaire est basée sur la localisation,
plusieurs sous-réseaux peuvent être adressés sur chaque site. Si la numérotation primaire est
par type d'usage, alors plusieurs réseaux de chaque type peuvent être créés (les réseaux
internes réservés au personnel peuvent être déclinés par service ou fonction: comptabilité, RH,
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direction, production...). Les deux types de structuration, localisation / type d'usage, peuvent
également se combiner. Si on choisit de privilégier la location en structure primaire:
2001:db8:cafe:{LLLTTTTBBBBBBBBB}::/64 ,
il reste 9 bits pouvant coder 512 instances de sous-réseaux de chaque type sur chaque site. Le
fait de privilégier la localisation, en positionnant sa référence sur les bits de poids fort du SID,
facilitera l'optimisation des tables de routage de l'infrastructure d'interconnexion des sites.
Cependant, elle alourdira les politiques de sécurisation en multipliant les filtres, si la fonction de
sécurisation (firewall) est centralisée, ou elle imposera de disposer d'une fonction de
sécurisation (firewall) sur chaque site, entraînant des difficultés de cohérence de déploiement
des politiques de sécurité. Inversement, privilégier le type d'usage sur la localisation
2001:db8:cafe:{TTTTLLLBBBBBBBBB}::/64 ,
réduira le nombre de filtres de la politique de sécurisation au détriment du nombre d'entrées
dans les tables de routage de l'interconnexion. Cependant, cela ne pose en général pas de
difficultés majeures compte tenu des capacités des routeurs modernes.
Latitude
Dans l'exemple précédent, 4 bits sont utilisés pour les types de sous-réseaux et 3 pour la
localisation, laissant 9 bits, soit 512 (2 puissance 9) sous-réseaux possibles par type et par site.
Cela sera suffisant dans la plupart des cas. Cependant, imaginons qu'il faille 2048 tunnels VPN
par site pour accueillir les connexions sécurisées des personnels nomades. On pourrait
envisager de modifier les tailles de champs de structuration primaire et secondaire, mais cela
nécessiterait une reconfiguration globale de l'architecture. Une autre option consiste à répartir
les tunnels sur 4 types distincts, chacun pouvant gérer 512 tunnels. De cette manière, on
conserve politique de sécurité simple et cohérente.
Type
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Usage
0
Backbone,
infrastructure
1
Serveurs
2
Réservé
future
expansion
3
Réservé
future
expansion
4
Personnels
5
Étudiants
6
Invités
7
Réservé
future
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expansion
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8
VPN
9
VPN
a
VPN
b
VPN
c
Réservé
future
expansion
d
Réservé
future
expansion
e
Réservé
future
expansion
f
Réservé
future
expansion
Lisibilité
Lorsque l'on dispose d'un espace d'identification suffisamment large, dans notre cas de champ
SID sur 16 bits nous laissant 9 bits 'B' de marge, il est de bonne pratique d'aligner les
identifiants sur des frontières de mots de 4 bits (quartet) pour faciliter la lisibilité des préfixes
notés en hexadécimal. Ainsi, dans notre exemple, si on étend l'identifiant de la localisation sur 4
bits au lieu de 3, elle sera visuellement facilement identifiée par un opérateur humain lors de la
lecture des adresses. Le format des adresses de nos exemples devient donc:
2001:db8:cafe:{LLLLTTTTBBBBBBBB}::/64
2001;db8:cafe:{TTTTLLLLBBBBBBBB:}:/64
soit, en notation canonique, des adresses respectivement
2001:db8:cafe: wx yz::/64
2001:db8:cafe: xw yz::/64
avec les "nibbles" w pour identifier la localisation et x pour le type de sous-réseau.
Extensibilité
Si le nombre de localisations ou de types de sous-réseaux n'est pas à priori connu au moment
de l'établissement du plan d'adressage, il est recommandé de conserver des frontières flexibles
entre les différents groupes de bits identifiants les différents niveaux de la structuration. Cela
peut être réalisé en adoptant une des stratégies décrites dans les RFC 1219 et RFC 3531 . La
contrepartie de cette approche est q'une certaine aisance dans la manipulation des bits doive
être acquise, dans la mesure ou les frontières des zones d'identification peuvent être amenées
à évoluer, ce qui peut nécessiter des mises à jour des règles et filtres de la politique de sécurité.
Ainsi, par exemple, en assumant une structuration où l'on privilégie d'abord la localisation des
sous-réseaux assignée aux bits de poids fort, sur le type assigné au bits intermédiaires, un plan
d'adressage flexible initialement conçu pour 5 localisations, 3 types et 2 sous-réseaux par
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localisation/type:
2001:db8:cafe:{LLL*****TT*****B}::/64
pourrait évoluer selon le scénario hypothétique suivant, passant de 2 à 10 sous-réseaux
nécessitant 4 bits B.
2001:db8:cafe:{LLL*****TT**BBBB}::/64
Après cela, le nombre de types d'usages pourrait passer à 5, nécessitant un troisième bit T.
2001:db8:cafe:{LLL****TTT**BBBB}::/64
Puis, suite à une expansion géographique, le nombre de sites passerait à 50, portant à 6 le
nombres de bits L.
2001:db8:cafe:{LLLLLL*TTT**BBBB}::/64
Si, ensuite, le nombre de types d'usages passait à 13, on étendrait le champ type par un
quatrième bit pris sur la droite où il reste plus de bits disponibles.
2001:db8:cafe:{LLLLLL*TTTT*BBBB}::/64
Nota 1: Les champs dont l'agrandissement s'effectue par la droite ({L} et {T} dans notre
exemple) encodent les nombres selon un ordonnancement inhabituel. Le RFC 3531 décrit
précisément les référencements de croissance gauche (les bits {B} dans notre exemple),
centrale (les bits {T} dans notre exemple), ou droite (les bits {L} dans notre exemple).
Nota 2: Cette stratégie prenant en compte les besoins d'extensibilité peut s'avérer difficilement
conciliable avec l'objectif de lisibilité préconisant un alignement sur les quartets tel que décrit
dans le paragraphe précédent.
Identification des sous-réseaux d'après les VLAN
Confinement des domaines de diffusion de niveau 2: les VLAN
Ethernet est le protocole dominant de niveau liaison de données (niveau 2 de la pile
protocolaire), support du niveau réseau IPv6, des infrastructures de réseaux de la plupart des
organisations. Les architectures Ethernet modernes, constituées de commutateurs (switchs
Ethernet) sont généralement subdivisées en différents domaines de diffusion étanches,
couramment dénommés VLAN. Cette structuration en VLAN permet de constituer des groupes
logiques de machines partageant un même support de diffusion. Chaque VLAN Ethernet
dispose d'un identifiant propre (VLAN-ID). Au niveau réseau (niveau 3 de la pile protocolaire),
où opère le protocole IPv6, chaque VLAN se voit affecter un (ou plusieurs) identifiants de sousréseaux distincts. En effet, deux postes localisés dans des VLAN distincts ne peuvent échanger
directement des données et doivent passer une fonction de routage inter-réseaux (routeur) pour
pouvoir communiquer.
Mise en correspondance VLAN-ID et SID
Une autre approche de structuration du plan d'adressage, sur ce type d'infrastructure, est de
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dériver l'identifiant de sous-réseau IPv6 (SID) de l'identifiant du domaine de diffusion (VLAN-ID).
Les identifiants de VLAN Ethernet (VLAN-ID) qui ont une taille de 12 bits, 4094 VLAN distincts
(les valeurs 0 et 4095 étant réservées), peuvent être créés sur une infrastructure locale. Dans
notre cas de figure (préfixe en /48), où nous disposons de 16 bits pour identifier nos sousréseaux IPv6, on peut envisager de faire coïncider VLAN-ID et SID soit sous leur forme
hexadécimale, soit sous leur forme décimale.
• Forme hexadécimale : en convertissant la valeur décimale de l'identifiant de VLAN en
hexadécimale pour le transposer en identifiant de sous-réseau sur trois quartets (nibble).
Dans ce cas, il reste un quartet du champ SID libre, qui peut être utilisé pour
éventuellement coder 16 localisations ou 16 types. Il faut alors décider de la position du
quartet libre, soit sur le quartet de poids fort, soit sur le quartet de poids faible.
VLAN-ID sur les bits de poids fort du SID 2001:db8:cafe:{VVVVVVVVVVVVBBBB}::/64
ou
VLAN-ID sur les bits de poids faible du SID 2001:db8:cafe:{BBBBVVVVVVVVVVVV}::/64
Cependant, si les adresses IPv6 sont en notation hexadécimale (cf. activité 12), les identifiants
de VLAN sont en notation décimale, ce qui ne facilite pas la lisibilité de correspondance lors de
la lecture de l'adresse IPv6.
• Forme décimale . Afin de conserver une correspondance lisible entre l'identifiant de
sous-réseau IPv6 et l'identifiant de VLAN, on peut conserver la valeur décimale du
VLAN-ID et l'utiliser directement en lieu et place de l'identifiant SID hexadécimal. La
correspondance est alors directement lisible. Ainsi, le sous-réseau IPv6
2001:db8:cafe:4321::/64 sera affecté au VLAN 4321. On remarquera que les
identifiants de sous-réseaux supérieurs à 4095 ainsi que ceux comportant une ou
plusieurs lettres hexadécimales (a..f) sont disponibles pour d'autres sous-réseaux
logiques non liés à un VLAN.
Tableau récapitulatif des deux approches.
VLAN-ID
IPv6 vlan-id forme
décimale
IPv6 vlan-id forme
hexadécimale poids
faible
IPv6 vlan-id forme
hexadécimale poids
fort
1
2001:db8:cafe:000
1 ::/64
2001:db8:cafe:0
001 ::/64
2001:db8:cafe: 001
0::/64
12
2001:db8:cafe:00
12 ::/64
2001:db8:cafe:0
00c ::/64
2001:db8:cafe: 00c
0::/64
2783
2001:db8:cafe:
2783 ::/64
2001:db8:cafe:0
adf ::/64
2001:db8:cafe: adf
0::/64
4094
2001:db8:cafe:
4094 ::/64
2001:db8:cafe:0
ffe ::/64
2001:db8:cafe: ffe
0::/64
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Cette approche introduit une certaine cohérence entre l'infrastructure de niveau 2 et l'adressage
de niveau 3 et simplifie la numérotation des sous-réseaux IPv6 dans la mesure où une seule
numération doit être gérée. Cependant, elle n'est pas optimale pour minimiser le nombre
d'entrées dans les tables de routage ou pour optimiser les politiques de contrôle d'accès basées
sur le filtrage des préfixes.
Identification des VLAN selon la localisation ou le type d'usage
Il est possible d'envisager un codage des VLAN-ID intégrant la localisation ou le type d'usage.
Dans ce cas il est souhaitable de conserver un alignement sur frontières de quartet (nibble), de
ce fait on peut choisir de coder la localisation sur 4 ou 8 bits {W} et coder respectivement le type
sur 8 ou 4 bits {V} ou inversement. De même, comme pour la hiérarchisation à deux niveaux
vue précédemment) il faudra choisir de privilégier soit la localisation ou le type en le
positionnant sur les bits de poids fort.
• Forme hexadécimale . Dans cette forme, sur un SID long de 16 bits, on conserve 4 bits
utilisables pour coder 16 instances de chaque localisation/type.
VLAN-ID sur les bits de poids fort du SID
localisation {W} sur 4 bits (1 quartet) privilégiée
2001:db8:cafe:{WWWWVVVVVVVVBBBB}::/64
ou
VLAN-ID sur les bits de poids fort du SID
localisation {W} sur 8 bits (2 quartets) privilégiée
2001:db8:cafe:{WWWWWWWWVVVVBBBB}::/64
Inversement, si on privilégie le type d'usage
VLAN-ID sur les bits de poids fort du SID
type d'usage {V} sur 4 bits (1 quartet) privilégié
2001:db8:cafe:{VVVVWWWWWWWWBBBB}::/64
ou
VLAN-ID sur les bits de poids fort du SID
type d'usage {V} sur 8 bits (2 quartets) privilégié
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L'adressage
Activité 14 : L'utilisation des adresses unicast
2001:db8:cafe:{VVVVVVVVWWWWBBBB}::/64
Quelques exemples illustratifs de la forme hexadécimale (localisation sur 1 quartet, type
d'usage sur 2 quartets)
VLAN-ID
localisation
décimal hexa décimal
Type d'usage
hexa
décimal
hexa
IPv6 (VLAN-ID hexadécimal)
0001
(001)
0
( 0 01)
1
(0 01 ) 2001:db8:cafe: 001 0::/64
0529
(211)
2
( 2 11)
17
(2 11 ) 2001:db8:cafe: 211 0::/64
4094
(ffe)
15
( f fe)
254
(f fe )
2001:db8:cafe: ffe 0::/64
• Forme décimale . La lisibilité directe est alors conservée mais chaque quartet (nibble)
ne peut prendre qu'une valeur numérique (0..9). Il ne reste plus de bits du SID
disponibles pour coder d'éventuelles instances de chaque type/localisation. Cependant,
on pourra choisir d'affecter un, deux ou trois quartets pour coder 10, 100, ou 1000
localisations, avec respectivement 1000, 100, 10 types d'usage.
2001:db8:cafe:1025::/64
VLAN 1025, localisation (1) type d'usage (025)
cas de la localisation sur 1 quartet et type d'usage sur 3 quartets
ou
VLAN 1025, localisation (10) type d'usage (25)
cas de la localisation sur 2 quartets et type d'usage sur 2 quartets
ou
VLAN 1025, localisation (102) type d'usage (5)
cas de la localisation sur 3 quartets et type d'usage sur 1 quartet
Quelques exemples illustratifs de la forme décimale (localisation sur 2 quartets, type d'usage
sur 2 quartets).
VLAN-ID
localisation
Type d'usage
IPv6(VLAN-ID forme décimale)
0001
00
01
2001:db8:cafe: 0001 ::/64
0529
05
29
2001:db8:cafe: 0529 ::/64
4094
40
94
2001:db8:cafe: 4094 ::/64
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Activité 15 : Les adresses multicast
Introduction
Les adresses multicast, également appelées adresses de groupe, sont un élément important
dans la proposition Multicast IP. Le fonctionnement du multicast en IPv6 reprend les principes
énoncés pour IPv4. Ces principes ont été posés dans les années 1990 [1] . Multicast IP est
présenté en détail par cet article de Cisco [2] . Le lecteur est invité à consulter cet article pour y
découvrir le fonctionnement de ce mode de communication. Nous allons voir dans cette activité
comment sont formatées les adresses IPv6 multicast [3] uniquement. Cette activité n'aborde
que partiellement le fonctionnement du multicast.
Communication multicast
Une communication multicast est une communication dans laquelle un paquet émis peut être
reçu par plusieurs récepteurs, quelque soit leur localisation. Dans le modèle multicast IPv6, les
récepteurs forment un groupe et celui-ci est identifié par une adresse dite de multicast.
Comparé aux communications point à point ( unicast ), le multicast évite la duplication des
paquets de données au niveau de la source, et minimise l'utilisation de la bande passante au
niveau du réseau. C'est une manière efficace de communiquer avec un ensemble de machines.
De plus, il offre un service insensible à l'augmentation du nombre et de la localisation des
membres d'un groupe. Le multicast peut être utilisé pour la distribution de logiciels, la
téléconférence, les applications d'enseignement à distance, la radio ou la télévision sur Internet,
les simulations interactives distribuées, les jeux multimédia interactifs, les applications
militaires, etc.
Le service de communication multicast se rend selon 2 modèles:
• Le modèle ASM ( Any-Source Multicast ): avec ce modèle, une source quelconque peut
émettre des données à un groupe. Ce modèle s'applique par exemple dans le cas de
visioconférences avec de nombreux participants qui ne sont pas connus à l'avance.
• Le modèle SSM ( Source-Specific Multicast ) [ RFC 3569 ]: avec ce modèle, les sources
sont connues à l'avance et les récepteurs peuvent restreindre les réceptions d'un groupe
pour une source donnée. Ce modèle s'applique par exemple à la diffusion de la télévision
ou radio sur Internet, où il n'y a qu'une seule source connue de tous.
Les étapes suivantes interviennent dans l'établissement d'une session multicast IPv6:
• Choix de l'adresse multicast pour la session,
• description et annonce de la session multicast à tous les participants,
• gestion des membres du groupe sur le lien-local: elle est réalisée par le protocole MLD (
Multicast Listener Discovery ),
• construction de l'arbre multicast: elle est assurée par le protocole de routage multicast
PIM ( Protocol Independant Multicast ).
Le fonctionnement détaillé du multicast dépasse le cadre de cette présentation. Cette activité
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MOOC IPv6 Séquence 1 :
L'adressage
Activité 15 : Les adresses multicast
dans cette séquence ne présente que le format des adresses IPv6 multicast et les mécanismes
permettant l'allocation des adresses multicast.
Formats des adresses multicast IPv6
Pour initier une session multicast, le groupe de récepteurs intéressés, appelé aussi groupe
multicast, doit être identifié par une adresse IP multicast. L'allocation des adresses multicast
doit se faire en garantissant l'unicité de l'adresse multicast à un groupe. Ainsi, il y a des
adresses qui sont constituées par une autorité centrale. Dans ce cas, des adresses
permanentes sont attribuées à des groupes bien connus. Enfin, pour des applications
particulières, des adresses multicast peuvent être constituées dynamiquement et de manière
temporaire. Nous allons décrire dans ce paragraphe le format des adresses multicast dans ces
2 cas de figure.
Format général
Les adresses multicast IPv6 sont dérivées du préfixe ff00::/8 . L'identification du groupe est
faite sur 112 bits; ce qui donne un potentiel d'environ 5 x 10^33 groupes différents. Une portée
spécifique est associée a une adresse multicast afin de limiter la propagation du trafic multicast.
Le format général est présenté par la figure 1 [ RFC 4291 ].
Figure 1: Format général de l'adresse multicast.
Le champ drapeaux ( flags ) spécifie le type d'adresses multicast IPv6 qui seront décrites
dans la suite du document. Le champ drapeaux , d'une longueur de 4 bits, suit les 8 bits
d'identification. Ce champ comporte les drapeaux suivants:
• Le bit T ( Transient ) indique le mode d'obtention de l'adresse multicast. Quand la valeur
est à 0, elle signifie que l'adresse multicast est bien connue et est gérée par une autorité,
en l'occurence l'IANA. La valeur 1 indique une adresse temporaire ou dynamiquement
allouée.
• Le bit P indique une méthode de création reposant sur un préfixe unicast [ RFC 3306 ].
• Le bit R indique, pour les arbres de distribution partagée, que l'adresse du point de
rendez-vous est contenue dans l'identifiant du groupe [ RFC 3956 ].
• Le bit de poids fort du champ drapeaux n'est pas encore attribué.
Le champ étendue ( scope ) limite la portée de la diffusion de l'adresse multicast IPv6. Avec
ce champ, le confinement des datagrammes dans une zone déterminée est maîtrisé. Cette
méthode est plus rigide mais plus précise que la première proposition du multicast d'IPv4, où la
portée était limitée uniquement par le champ durée de vie ( Time To Live (TTL)) du paquet.
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Les portées suivantes sont définies [ RFC 7346 ]:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
0 - reserved
1 - node-local
2 - link-local
3 - realm-local
4 - admin-local
5 - site-local
8 - organisation-local
e - global
f - reserved
Adresses multicast IPv6 permanentes
Une adresse multicast IPv6 avec le bit T du champ drapeaux à 0 correspond à une adresse
multicast permanente, allouée par l'IANA. La figure 2 illustre cette adresse multicast
permanente.
Figure 2: Format de l'adresse multicast permanente.
Lorsque le multicast IPv6 sera déployé à grande échelle, certains organismes pourraient avoir
des émissions permanentes. Des chaînes de télévision ou stations de radio pourront par
exemple se voir attribuer des adresses permanentes par l'IANA dans le préfixe ff00::/12 .
Le RFC 2375 définit déjà certaines adresses IPv6 multicast. Deux types d'adresses multicast
permanentes sont à distinguer:
• des adresses correspondant à des services de niveau réseau (comme NTP, DHCPv6,
cisco-rp-announce, SAP,...);
• des adresses correspondant davantage à des services applicatifs commerciaux
permanents comme la distribution des chaînes de télévision.
Le RFC 3307 définit les procédures pour l'allocation des adresses multicast permanentes. Une
adresse multicast permanente a un sens quelque soit son étendue ( scope ). Son identifiant de
groupe est réservé pour toutes les portées. Ainsi, l'identifiant 0x101 est réservé pour les
serveurs NTP ( Network Time Protocol ).
Adresse de
multicast
ff01::101
Population concernée
Tous les serveurs NTP de la même interface (c.à.d. le même noeud) que
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l'émetteur;
ff02::101
Tous les serveurs NTP du même lien que l'émetteur;
ff05::101
Tous les serveurs NTP du même site que l'émetteur;
ff0E::101
Tous les serveurs NTP de l'Internet.
Cependant, par précaution, certains identifiants multicast prédéfinis ne sont valables que sur un
nombre limité de portées. Exemple: les identifiants multicast relatifs au groupe des noeuds ou
des routeurs sont limités aux portées lien-local ou site-local. D'autres, en général les services
bien connus tels que NTP cité ci-dessus, sont valides pour toutes les portées. L'IANA tient un
registre [4] de l'ensemble des adresses multicast réservées.
• L'identifiant de groupe «tout à zéro» est réservé quelque soit la portée et ne doit jamais
être utilisé: ff0x:0:0:0:0:0:0:0 avec x variant de '0' à 'f'.
• Le groupe d'identifiants multicast à 1 concerne tous les nœuds. Il est limité aux étendues
( scope ) interface-local et link-local. On ne peut donc pas diffuser sur l'ensemble des
noeuds de l'Internet (sage précaution car sinon, il aurait très facilement permis des
attaques de type "déni de service" par bombardement massif en diffusion).
Adresse de
mutlicast
Population concernée
ff01::1
Toutes les interfaces du noeud;
ff02::1
Toutes les noeuds sur le même lien que l'interface
émettrice (correspond au broadcast 255.255.255.225
d'IPv4).
• Le groupe d'identifiants multicast à 2 concerne l'ensemble des routeurs. Il est limité aux
étendues ( scope ) interface-local, link-local et site-local. On ne peut donc pas diffuser
sur l'ensemble des routeurs de l'Internet (sage précaution "bis", pour limiter les attaques
en "déni de service").
Adresse de multicast
Population concernée
ff01::2
Tous les routeurs du noeud;
ff02::2
Tous les routeurs du lien;
ff05::2
Tous les routeurs du site.
Adresses multicast IPv6 temporaires
Les adresses multicast temporaires sont des adresses multicast IPv6 dont le bit T est positionné
à 1. À l'inverse des adresseS multicast permanentes, une adresse multicast temporaire n'a de
signification que dans la portée donnée. Exemple: l'adresse multicast site-local ff15::999 sur
un site, n'a aucune relation avec un groupe utilisant la même adresse multicast sur un autre
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site. Il existe plusieurs types d'adresses temporaires: générales, dérivées d'un préfixe unicast
IPv6, et par point de rendez-vous (Embedded-RP).
Adresses multicast temporaires générales
Ce sont des adresses avec tous les bits du champ drapeaux à 0 sauf le bit T positionné à 1.
La figure 3 illustre ce format. Il n'y a pas de recommandation pour l'utilisation de ces adresses.
Des scénarios d'utilisation peuvent être, par exemple, les visioconférences ponctuelles.
Figure 3: Format général de l'adresse multicast temporaire.
Adresses multicast temporaires dérivées d'un préfixe unicast IPv6
Le RFC 3306 définit une méthode pour dériver une adresse multicast IPv6 à partir d'un préfixe
unicast. La figure 4 représente ce format.
Figure 4: Format de l'adresse multicast temporaire dérivée d'un préfixe unicast IPv6.
• res ( reserved ): tous les bits de ce champ doivent être positionnés à 0 .
• Plen ( prefix length ): ce champ contient la longueur du préfixe unicast utilisé pour en
dériver une adresse multicast.
• prefix : ce champ contient la valeur du préfixe du réseau utilisé pour en dériver une
adresse multicast.
• group-ID : ce champ de 32 bits contient l'identifiant de groupe.
Par exemple, une adresse multicast peut être dérivée du préfixe de RENATER (
2001:660::/32 ). Le champ prefix prend la valeur 2001:0660 , et le champ Plen , la
valeur 0x20 (32 en décimal). Les adresses multicast IPv6 à choisir seront de type
ff3x:20:2001:660::aabb:ccdd ; aabb:ccdd étant le group-ID choisi dans l'exemple, et
x une des valeurs valides de la portée ( scope ). Cette méthode permet la création potentielle
de 2^32 adresses multicast par préfixe.
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Adresses multicast Embedded-RP
Le RFC 3956 définit une méthode pour inclure l'adresse du RP ( Rendez-vous Point ) servant à
la construction de l'arbre multicast dans l'adresse multicast IPv6. La figure 5 montre la structure
d'une adresse multicast embedded RP .
Figure 5: Format de l'adresse multicast temporaire embedded-RP .
Ainsi, pour un point de rendez-vous qui possède l'adresse 2001:660:3307:125::3 , une
adresse multicast correspondante peut être dérivée de la façon suivante:
• res (Reservé): les 4 bits de ce champ sont positionnés à 0.
• RPad : ce champ contient les 4 derniers bits de l'adresse du RP. Dans cet exemple,
RPad prend la valeur 3.
• Plen (Longueur du préfixe): ce champ contient la longueur du préfixe réseau du RP à
prendre en compte. Dans cet exemple, la valeur est de 0x40 (soit 64 en décimal).
• prefix (Préfixe): ce champ contient le préfixe réseau du RP. Ici, cette valeur est
2001:660:3007:125
• group-ID : ce champ de 32 bits contient l'identifiant de groupe, détaillé au chapitre
"Identifiant de groupe".
Une adresse multicast dérivée de ce point de rendez-vous sera donc de la forme
ff7x:340:2001:660:3007:125:aabb:ccdd ; aabb:ccdd étant le group-ID choisi dans
cet exemple, et x une des valeurs valides de la portée ( scope ).
Les adresses multicast SSM
Les adresses SSM ( Source Specific Multicast ) sont décrites également dans le RFC 3306 . Si
le préfixe ff3x::/32 a été réservé pour les adresses multicast SSM, seules les adresses
dérivées du préfixe ff3x::/96 doivent être utilisées dans un premier temps. Ce sont des
adresses multicast basées sur le préfixe unicast où les champs Plen et prefix sont
positionnés à 0. La figure 6 représente ce format.
Figure 6: Format de l'adresse multicast SSM.
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Les adresses "multicast sollicité"
L'adresse de "multicast sollicité" ( Solicited-node address ) est un type d'adresse multicast
prédéfinie. IPv6 interdit l'utilisation de la diffusion généralisée ( broadcast ) lorsque le multicast
est disponible. Ainsi, les protocoles de découverte de voisins ( Neighbor Discovery ), chargés
de faire la correspondance entre les adresses IPv6 et les adresses MAC (à l'instar d'ARP en
IPv4) doivent utiliser une adresse multicast. Pour être plus efficace, au lieu d'utiliser l'adresse
ff02::1 (tous les équipements sur le lien), l'utilisation des adresses de "multicast sollicité"
permet de réduire considérablement le nombre d'équipements qui recevront la requête de
découverte de voisins.
L'adresse de "multicast sollicité" se construit automatiquement à partir d'une adresse IPv6
unicast (ou anycast) en concaténant le préfixe réservé ff02::1:ff00:0 /104 aux 24 bits
de poids faible de l'adresse unicast ou anycast. La figure 7 illustre le format Solicited-node
address .
Un équipement, à partir de chacune de ses adresses IPv6 (unicat et anycast), construit une
adresse de "multicast sollicité" et écoute les paquets émis vers cette adresse. Les autres
stations sur le même lien (ou domaine de diffusion de niveau 2: VLAN), connaissant son
adresse IPv6 mais ignorant son adresse MAC, peuvent utiliser l'adresse de "multicast sollicité"
pour le joindre. Ces adresses sont utilisées par les protocoles de détection d'adresse dupliquée
et de découverte de voisins, qui seront abordés ultérieurement.
Plusieurs équipements sur le lien peuvent avoir la même adresse de "multicast sollicité". Mais,
dans la pratique, la probabilité de trouver sur le même lien physique deux équipements avec les
trois derniers octets de l'identifiant d'interface identiques est très faible. Cela permet donc de
limiter le nombre d'équipements qui traiteront la requête de sollicitation de voisins. Ces
adresses permettent de ne plus utiliser la diffusion généralisée (adresse MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff)
qu'utilise le protocole ARP en IPv4. Pour une station donnée, une adresse de "multicast
sollicité" peut regrouper plusieurs adresses IPv6, par exemple l'adresse lien-local et l'adresse
"unicast globale" si cette dernière est construite à partir de l'identifiant d'interface dérivé de
l'adresse MAC de la carte Ethernet.
Figure 7: Format de l'adresse "multicast sollicité".
Correspondance avec les adresses de multicast de niveau 2
Le RFC 3307 précise également la correspondance entre les adresses IPv6 multicast et les
adresses de niveau 2. Sur un réseau de niveau 2 de type Ethernet, l'adresse MAC de multicast
est déduite de l'adresse multicast IPv6 en concaténant les 32 derniers bits (4 octets) de
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l'adresse multicast IPv6 au préfixe MAC prédéfini 33-33. La figure 8 illustre le format multicast
de niveau 2.
Par exemple, à l'adresse multicast IPv6 ff0e:30:2001:660:3001:4002:ae45:2C56
correspondra l'adresse MAC 33-33-AE-45-2C-56 . La probabilité que deux adresses
multicast IPv6 utilisées sur un même lien correspondent à la même adresse MAC existe mais
est très faible et les conséquences minimes. Restreindre le champ group-ID à 32 bits a
toutefois un intérêt car cela apporte une homogénéité entre les différents types d'adresses
décrits précédemment. En effet, dans le cas des adresses dérivées d'un préfixe unicast, ce
champ a une longueur de 32 bits.
Figure 8: Correspondance avec l'adresse multicast de niveau liaison.
Récapitulatif des types d'adresses multicast
Le tableau suivant récapitule les préfixes associés aux différents types d'adresses multicast
décrit précédemment.
Préfixe
Usage
ff0 x ::/16
Adresses IPv6 multicast permanentes;
ff1 x ::/16
Adresses IPv6 multicast temporaires générales;
ff3 x ::/16
Adresses multicast dérivées d'un préfixe unicast
(temporaires);
ff3 x ::/96
Adresses SSM (temporaires);
ff7 x ::/16
Adresses
IPv6
(temporaires);
multicast
Embedded-RP
ff02::1:ff00:0/1 Adresses de "multicast sollicité" (préfixe prédéfini,
04
portée limitée au lien).
( x : une des valeurs
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Activité 15 : Les adresses multicast
valides de la portée (
scope ))
Conclusion
Le fonctionnement du multicast en IPv6 reprend les principes énoncés pour IPv4. Nous venons
de voir, dans cette activité, comment sont formatées les adresses IPv6 multicast. Nous vous
invitons à approfondir l'exploration des fonctions multicast en vous plongeant dans les
références bibliographiques citées ci-après.
Références bibliographiques
1. ↑ Handley, M., Crowcroft, J., Internet Protocol Journal, Volume 2, No. 4, December 1999.
Internet Multicast Today
2. ↑ Cisco (2002). White paper. IP Multicast Technology Overview White paper Cisco .
3. ↑ Wikipedia. Le multicast IPv6
4. ↑ IANA IPv6 Multicast Address Space Registry
Pour aller plus loin
RFC et leur analyse par S. Bortzmeyer:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
RFC 2375 IPv6 Multicast Address Assignments
RFC 3306 Unicast-Prefix-based IPv6 Multicast Addresses
RFC 3307 Allocation Guidelines for IPv6 Multicast Addresses
RFC 3569 An Overview of Source-Specific Multicast (SSM)
RFC 3956 Embedding the Rendezvous Point (RP) Address in an IPv6 Multicast Address
RFC 4291 IP Version 6 Addressing Architecture Analyse
RFC 4489 A Method for Generating Link-Scoped IPv6 Multicast Addresses
RFC 7371 Updates to the IPv6 Multicast Addressing Architecture
RFC 7346 IPv6 Multicast Address Scopes
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Conclusion
La représentation des adresses IPv6, les différents types et fonctions d'usage vous sont
maintenant connus. Par la pratique et l'usage régulier, l'adressage IPv6 va naturellement et
rapidement vous devenir familier. Vous pouvez cependant vous aider d'aide-mémoire de type
tout en une page [1] . Si, comme nous l'évoquions au début de la séquence, le nouveau plan
d'adressage nous met à l'abri de la pénurie, les avantages du nouveau protocole ne se
résument pas à l'abondance des préfixes disponibles pour les nouveaux réseaux.
L'expérience acquise avec IPv4 a permis d'optimiser IPv6 dès sa conception. De nouvelles
fonctionnalités telles que l'auto-configuration des paramètres ou la découverte de voisins, ont
été intégrées dans le protocole. Ces fonctionnalités sont également des arguments en faveur
de l'adoption d'un protocole moderne. C'est ce que vous allez découvrir dans les prochaines
séquences.
Références bibliographiques
1. ↑ Carrell Jeffrey L. (2015) site Teach Me IPv6. Pv6 Essentials cheat sheet
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